LED驱动器lC的选择方式

　　由于LED具有较多的优势，将成为未来照明市场的主流，因此许多IC公司均有自己的驱动IC产品推向市场，以LED驱动电源市场的需求来分析，大致主要可分为以下四类驱动模式：①低电压类IC(LowVoltageICs);②全电压交流转换成直流类IC(UniversalAC-DCICs)；③中等电压类IC(MediumVoltageICs)；④可编程类IC(ProgrammableICs)等。本节主要对上述四类驱动IC所能组成的驱动电路类型、输入电压范围、输出电压范围、输出电流等参数做了统计分析，并给出了相应供应商的名称。由这些IC所组成的LED驱动器方案是已被飞利浦公司所承认的，因此在目前的市场上具有典型的代表性。
　　
　　1．低电压类IC(LowVoltageICs)
　　
　　所谓低电压类IC是指其输入电压低，一般不超过DC15V。可实现低电压类驱动的IC型号较多，几乎大多数的IC公司均有相似的产品。每个LED驱动IC既有共同点，又有各自的特色存在，有的驱动IC可接受外加PWM调光控制，有的在IC内部集成了过温度控制功能，结合外电路取样可实现对LED工作电流与温度的监控，还有的则加入了频率抖动功能，以改善EMI特性。其主要性能见下表。

　　从下表所列低压类驱动IC可见，目前低电压类IC主要以构成DC-DCLED驱动为主。电路主要有降压式(Step-Down)与升压式(Step-Up)之分，降压式电路又有线性降压(Liner-Down)与开关降压(Switching-Down)，升压式多数采用Boost电路，一般来讲升压转换电路可选择的专用驱动IC较多。几乎每个电源类IC供应商均有对应的产品，在设计该类电路时要注意IC最低启动电压、最高开关频率，内部功率管是三极管，还是MOSFET管（或直接用外置MOSFET管），因内置功率管的不同在转换效率上存在一定的差异；而充电泵电路则一般转换功率较小，比较适合于对空间要求严格的场合。若采用线性降压模式，存在电路转换效率较低，尤其是当输入电压为DC12V转成3.5V／O.35～0.7A时，转换效率更是低至20%～30%。如此低的转换效率严重影响了电路的可靠性，给LED灯饰产品长期可靠地工作带来了极大的隐患。采用线性降压的电路除转换效率低外，往往其PCB板存在严重焦黑现象。无论是在降压开关电路，还是升压开关电路中，其回流二极管的排板位置是否正确对电路的输出特性有较大的影响；同样续流电感的电感量与输出电容量取值是否合理，对LED输出电压上叠加的纹波电压有极大关系。因为较高的交流纹波电压叠加在直流输出电压上，使LED产生的交流损耗大于直流损耗，从而对LED的发热与光衰产生一定的影响。

　　2．全电压交流转直流类IC (Universal AC-DC ICs)
　　
　　所谓全电压交流转直流类IC是指其输入电压为国际电压，即AC85～265V，该电压范围能满足世界各国的电网电压要求，由该类lC组成的驱动器给使用者带来了极大的方便。可实现全电压类驱动的lC型号较多，其主要性能见下表。
　　
　　全电压AC转DC lC(Universal AC-DC ICs)主要性能可实现小功率交流转直流的方案较多，如阻容降压电路、非隔离电路、反激式隔离电路等，应使用场合的不同而会采用不同的拓扑形式。由于电路的输出功率较小，综观市场上该类产品，非隔离电路由于体积小、成本低廉、取材容易等因素而成为首选。目前非隔离电路主要运用在人体不能直接触摸的地方，如户外景观灯、LED路灯等场合，该类转换器具有转换效率高、成本低、加工生产简便等优点，隔离电路的典型应用为在LED台灯上。
　　
　　几乎所有的PWM控制IC均能构成交流转换成直流类拓扑，只是目前LED的消耗功率还较低，因此与之配合使用的驱动器也无需较大的输出功率。正因为输出功率不大，因此恒流电路的设计尤为重要，特别是在输出低电压、大电流时，若采用简单的电阻取样加三极管控制方式，在取样电阻上消耗了大量的功率，使电阻发热严重，导致驱动电路的输出电流发生漂移现象，对LED灯饰产品的亮度及一致性带来了影响，并使电路的整体转换效率大大降低，降低了产品的可靠性。比较合理的电流取样方式是采用毫欧级电阻加电流放大器的形式，在输出电流为700mA时，在同样的输出功率情况下，理论与实践证明电阻取样方式比电流放大器取样方式效率低3%～8%。
　　
　　全电压输入式LED驱动器在做安规认证时要特别注意一个问题，即谐波(Har-monic)，谐波测试时按EN61000-3-2条款测试。因为传统灯饰类电子变压器基本采用自激式半桥电路，在交流桥式整流器后加一颗容量很小的电容，对输入电压与输入电流的相位影响较小，该项测试较容易通过。从成本及输出功率等因素考虑，LED驱动器大多数采用单端反激式拓扑，同时目前在全世界范围内针对该类I。ED驱动器还没有真正的法规，各测试公司基本参照灯饰条款，因此需要作谐波测试。由于在电路结构上存在着差异，单端反激式拓扑通常在桥式整流电路后的滤波电容较大，一般在全电压输入情况取值为2～3μF/W，正因为滤波电容的加大，造成输入电流在相位上严重滞后于输入电压，使谐波测试不易通过，设计工程师在设计的初期必须充分考虑可能的解决方法，不然会造成费时、费力又费钱的而延误商机的结果。

　　3．中等电压类IC(MediumVoltageICs)
　　
　　从下表所列的输入电压范围可理解输入中等电压的含义。该类IC主要可用作以电池为输入电压源，LED灯饰产品主要以汽车为主，如汽车阅读照明、刹车灯、转向灯等。中等电压类以采用开关型降压电路居多，同时为减小续流电感的尺寸，开关频率一般较高。输出电压与输出电流通常可根据使用条件的需要而作相应地调整。实现中等电压类驱动的IC型号较多，其主要性能见下表。

　　5．未来LED驱动器市场功率分布
　　
　　对LED驱动器的需求数量应该按照功率来划分，因为每一种应用都可能采用大量的LED。下表是对全球LED驱动器出货量的预测，其中可见输出功率<6W的I．ED驱动器市场增长最快这一趋势。

　　随着生产LED新材料的不断更新，新工艺的不断完善，LED产品的价格必然会大幅度下降，LED发展的终极目标是进入普通照明。LED为电流型器件，其理论使用寿命长达10万h。LED驱动器为功率转换型电路。大多数采用开关型拓扑，存在着电感与电容等非线性器件，该类元件的寿命与驱动电路设计的是否合理，直接决定了LED灯饰产品的使用寿命。因此只有根据LED灯饰产品的具体使用要求，合理地选择好驱动IC，选择好驱动方式，不仅对该类产品的可靠性、价格及竞争性都有直接的关系，而要满足上述要点就要求设计工程师对LED驱动IC有较全面的了解。

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