安森美半導體AC-DC非隔離高功率因數LED驅動方案

　　采用交流-直流(AC-DC)電源供電的LED通用照明應用中，常見隔離拓撲結構與非隔離拓撲結構。所謂“隔離”，是指輸入與輸出之間采用變壓器等進行電氣隔離。這兩種拓撲結構各有其特點。相比較而言，非隔離拓撲結構的優勢包括磁性元件尺寸更小、能效更高、元件數量更少、總物料單成本更低，以及能以機械設計滿足安規等。安森美半導體提供多種非隔離高功率因數LED驅動方案，不僅可提供更高的能效，而且設計緊湊，適合不同的中低功率LED通用照明應用，如線性熒光燈替代和大功率嵌燈及聚光燈等。

　　常見降壓非隔離應用應用LED驅動器方案

　　在MR16燈泡、12 V景觀照明、太陽能供電LED照明及廣告牌文字電路和標志背光等應用中，可以采用靈活的降壓驅動器NCL30160。這器件是針對單電壓輸入的高能效、峰值電流控制降壓控制器，為MR16 LED燈泡等空間受限且講究高能效的應用提供極佳方案。但嚴格地說，NCL30160是一款DC-DC非降壓隔離驅動器方案。

　　在G13、GU10、PAR16、PAR20及嵌燈等1至8 W低功率LED照明應用方面，可以采用安森美半導體的NCP1015自供電單片開關控制IC。這器件集成了700V高壓MOSFET，采用PDIP-7或SOT-223封裝，提供構建強固、低成本的AC-DC LED電源轉換方案所需的全部特性。這器件既可用于隔離型方案，也可用于非隔離方案，用于滿足不同應用要求。其中，基于NCP1015的非隔離方案采用抽頭電感來隔離交流信號，提高MOSFET工作的占空比，提高系統能效及電路性能可以通過減小電容或是谷底填充電路來實現功率因數大于0.7的要求。

　　在照明應用中，如果輸出功率要求高于25 W，LED驅動器則面臨著功率因數校正(PFC)的問題。如美國“能源之星”項目固態照明標準中對PFC帶有強制性要求(而無論是何種功率等級)，即針對住宅應用部分要求功率因數高于0.7，而針對商業應用部分要求功率因數高于0.9。在這類應用中，可以采用安森美半導體的NCP1607臨界導電模式(CrM)方案這器件既可用于隔離型方案，也可用于非隔離方案，

　　支持調光的高功率因數非隔離LED器方案

　　一些AC-DC非隔離LED照明應用既要求高功率因數，又要求支持調光，如模擬、數字(PWM)或三端雙向可控硅開關器件(TRIAC)調光等。在這些應用中，客戶可以采用安森美半導體的NCL30000功率因數校正TRIAC可調光LED驅動器，或是LV5026/29系列高功率因數可調光LED驅動器。

　　一、NCL30000/2非隔離可調光高功率因數LED驅動器拓撲結構及應用

　　NCL30000是用于住宅及商業照明等LED照明應用的功率因數校正可調光LED驅動器。NCL30000/2采用緊湊型的8引腳表面貼裝封裝，使用臨界導電模式(CrM)反激架構，以單段式拓撲結構提供大于0.95的高功率因數，因而省卻直流-直流(DC-DC)轉換段。典型應用包括LED驅動器電源、LED嵌燈、三端雙向可控硅開關組件(TRIAC)可調光LED燈及功率因數校正恒壓電源。這器件與前沿TRIAC調光器和尾沿晶體管調光器兼容。視乎所使用的調光器，LED輸出可調低至2%。

　　NCL30000采用恒定導通時間CrM工作，非常適合于隔離型反激應用，但也可以配置為非隔離型高功率因數拓撲結構。而在非隔離型拓撲結構下，NCL30002在-40至125℃工作溫度條件下有較高電流精度(<±3.1%)，包含降壓及降壓-升壓拓撲結構等不同選擇，下文將進行比較。

　　1) NCL30000非隔離降壓及降壓-升壓拓撲結構對比

　　從拓撲結構來講，降壓拓撲結構的不足是輸入電流波形取決于輸出電壓。在這種配置下，由于電感與LED串采用串聯配置，僅在輸入電壓超過LED正向壓降(VF)時有電流流過;CrM及恒定導通時間工作可提供高功率因數;直接感測LED電流;低環路帶寬支持高功率因數工作;MOSFET電流等于LED峰值電流;MOSFET電壓應力等于峰值主電源電壓;功率因數(PF)及總諧波失真(THD%)性能取決于輸出壓降與輸入電壓之比(VF/Vin)，比例越高，PF越低;比例越高，THD越高。