如何應對LED調光驅動的設計挑戰

　　基于以上要求，對MR16應用中常見的拓撲進行了比較，結果如表1所述。

　　表1:MR16應用拓撲的比較

　　改進的兩級式拓撲結構

　　從前面的討論可知，連續的輸入電流可以改善驅動電源與調光器和變壓器的兼容性，而連續的輸出電流可以減小輸出濾波器的體積。在表1所示的拓撲中，只有Boost+Buck的兩級結構具有這樣的特性。但是兩個開關電源的組合使得元器件的數量較多，成本較高，而且整機的效率也有所降低。另外，出于系統成本和整燈光效的角度考慮，越來越多的燈具制造商傾向于在LED替代燈中使用低成本的中功率LED顆粒來替代大功率LED,即驅動電源的負載由低壓大電流向高壓小電流轉變。綜上所述，提出可以同時兼顧兼容性、體積和成本的兩級式方案，如圖6所示。

　　圖6:所提出的兩級式MR16驅動結構。

　　Output: 輸出;Current control: 電流控制;Dummy load control: 假負載控制。

　　這個驅動方案的輸入級采用Boost型升壓結構，輸入電流連續并受控，并配合受控的假負載，以改善與調光器和變壓器的兼容性。輸出級采用線性電流源的方式，輸出電流紋波被大大降低。與Boost+Buck的兩級結構相比，輸出級的電感和電容被省去，從而有效控制驅動的體積和成本。雖然受線性電流源的限制，LED電壓的范圍變窄，但考慮到LED的選擇向高壓小電流轉變的趨勢，該結構在性能和系統成本上依然具有較大優勢。

　　SSL3401是恩智浦半導體公司基于這種改進型的兩級式拓撲最新推出的數字控制芯片。圖7為它的應用框圖。得益于內部集成的MCU內核，所有的控制都可以通過算法來實現，大大簡化了外圍控制線路。通過檢測是否連接調光器，該芯片可以提供不同的輸入電流和Boost輸出電壓控制方式，優化了調光兼容性和驅動電源的效率。此外，短路保護，開路保護和過溫保護等必要的保護功能也都集成在芯片中。

　　圖7:SSL3401應用框圖。

　　結論

　　本文結合MR16驅動設計中遇到的常見問題，在比較過幾種常見拓撲的優缺點后，提出了一種優化過的，針對MR16替代燈的兩級式驅動電源解決方案。該方案可以較好的兼顧調光兼容性、體積和成本的要求。利用恩智浦半導體最新的數字控制芯片SSL3401 開發的MR16驅動電源參考設計驗證了該方案的性能和優越性。