照明用LED驅(qū)動電源設計詳細圖解

圖6 有源PFC的應用電路示意圖

　　PFC 技術(shù)包括無源 PFC 及有源PFC 兩種。無源PFC 方案的體積較大，需要增加額外的元件來更好地改變電流波形，能夠達到約0.8 或更高的功率因數(shù)。其中，在小于5 W 至40 W 的較低功率應用中，幾乎是標準選擇的反激式拓撲結(jié)構(gòu)只需要采用無源元件及稍作電路改動，即可實現(xiàn)高于0.7 的功率因數(shù)。

　　有源 PFC（見圖6）通常是作為一個專門的電源轉(zhuǎn)換段增加到電路中來改變輸入電流波形。有源PFC 通常提供升壓，交流100 至277 Vac的寬輸入范圍下，PFC 輸出電壓范圍達直流450 至480 Vdc。如果恰當?shù)卦O計PFC 段，可以提供91%到95%的高能效。但增加了有源PFC，仍然需要專門的DC-DC 轉(zhuǎn)換來提供電流穩(wěn)流。

　　四、能效問題

　　LED 照明應用的能效需要結(jié)合功率輸出來考慮。美國“能源之星”固態(tài)照明規(guī)范規(guī)定了照明器具級的能效，但并不涉及單獨 LED 驅(qū)動器的能效要求。如前所述，采用AC-DC 電源的LED應用可以采用兩段式分布拓撲結(jié)構(gòu)， 故可能采用外部AC-DC適配器供電。

　　而“能源之星”的確包含有關(guān)單輸出外部電源的規(guī)范，其 2.0 版外部電源規(guī)范于2008 年11 月開始生效，要求標準工作模式下最低能效達87%，而低壓工作模式下最低能效達86%；在此規(guī)范中，功率大于100 W 時才要求PFC。　　

圖7 美國能源部2008年秋季提出的LED照明燈具能效研發(fā)目標

　　而在采用AC-DC 電源的LED 應用中，要提供更高的AC-DC 轉(zhuǎn)換能效，就涉及到成本、尺寸、性能規(guī)范及能效等因素之間的折衷問題。例如，若使用更高質(zhì)量的元件、更低導通阻抗（RDSon），就可降低損耗及改善能效；降低開關(guān)頻率一般會改善能效，但卻會增加系統(tǒng)尺寸。諸如諧振這樣新的拓撲結(jié)構(gòu)提供更高能效，卻也增加設計及元件的復雜度。如果我們將設計限定在較窄的功率及電壓范圍，則可以幫助優(yōu)化能效。

　　五、驅(qū)動器標準

　　LED 驅(qū)動器本身也在不斷演進， 著重于進一步提高能效、 增加功能及功率密度。 美國“能源之星”的固態(tài)照明規(guī)范提出的是照明器具級的能效限制，涉及包括功率因數(shù)在內(nèi)的特定產(chǎn)品要求。而歐盟的IEC 61347-2-13 （5/2006）標準針對采用直流或交流供電的LED模塊的要求包括：

　　最大安全特低電壓（SELV）工作輸出電壓≤25 Vrms （35.3? Vdc）

　　不同故障條件下“恰當”/安全的工作

　　故障時不冒煙或易燃

　　此外，ANSI C82.xxx LED 驅(qū)動器規(guī)范仍在制定之中。而在安全性方面，需要遵從UL、CSA 等標準，如UL1310 （Class 2）、UL 60950、UL1012。此外，LED 照明設計還涉及到產(chǎn)品壽命周期及可靠性問題。