基于隔离式LED驱动电源系列方案

　　摘要：高效率、高功率因数、安全隔离、符合EMI标准、高电流控制、高可靠性、体积小、成本低等成为LED驱动电源的关键*价指标。本文介绍了一系列高性价比的覆盖中小功率应用LED驱动电源解决方案。

　　1 引言

　　在能源短缺、环保要求不断提高的背景下，世界各国大力发展绿色节能照明，LED照明作为一种革命性的节能照明技术，正在飞速发展。然而，LED驱动电源的要求也在不断提高。高效率，高功率因数，安全隔离，符合EMI标准，高电流控制，高可靠性、体积小、成本低等成为LED驱动电源的关键*价指标。

　　2  LED驱动电源的具体要求

　　虽然目前国内还没有完善的LED驱动电源标准，然而产业的飞速发展使得LED驱动电源的要求在不断提高。LED是低压发光器件，具有长寿命，高光效，安全环保，方便使用等优点。对于市电交流输入电源驱动，隔离输出是基于安全规范的要求。LED驱动电源的效率越高，则越能发挥LED高光效、节能的优势。同时高开关工作频率，高效率使得整个LED驱动电源容易安装在设计紧凑的LED灯具中。高恒流保证了大批量使用LED照明时的亮度和光色一致性。

　　BCD半导体制造有限公司(简称BCD Semi)专注于电源管理集成电路产品的设计研发、工艺制造和销售。针对LED驱动电源的特殊要求，BCD公司推出了一系列高性价比的覆盖中小功率应用解决方案。

　　3  10W以下功率LED灯杯应用方案

　　目前10W以下功率LED应用广泛，众多一体式产品面世，即LED驱动电源与LED灯整合在一个一体式的灯具中，方便了用户直接替代白炽灯和节能灯。典型的灯具规格有GU10,E27,PAR30等。

　　BCD公司针对这一应用，推出的方案电路原理图如图1所示。

　　该方案具有以下特点：

　　基于BCD原边控制芯片AP3766，无需光耦和副边电流控制电路，实现隔离恒流输出；

　　高效率，典型5W应用效率大于80%，空载功耗小于30mW；

　　恒流高，满足全输出电压范围内输出电流误差小于5%；

　　元件数量少，体积小，整个电路可以安装在常用规格灯杯中；

　　安全可靠，隔离输出，具有输出开路保护，过压保护及短路保护功能；

　　功率开关管采用三极管，系统成本低。

　　图2为该方案5W应用电路样机实物照片。图3为基于AP3766的5W LED驱动电路满载效率随交流输入电压变化曲线。图4为基于AP3766的5W LED驱动电路满载输出IV特性曲线。

　　AP3766为BCD推出的LED专用驱动芯片，采用原边控制方式，仅需0.6μA的启动电流，低于30mW待机功耗同时实现了高效率输出，电流控制高，工作频率可高达120kHz, 周边元件少，SOT-23-5封装满足小体积要求。

　　4  10W到60W功率LED路灯、LED直管灯应用方案

　　IEC国际电工委员会对照明灯具提出明确的谐波要求，即IEC61000-3-2标准。因此，对于较大功率LED照明应用，采用功率因数校正（PFC）控制技术成为必需。 对于60W以下应用，BCD推出高性价比单级PFC控制方案，该方案电路原理图如图5所示。

　　该方案具有下述特点：

　　高功率因数，采用有源功率因数校正控制芯片AP1661，功率因数PF>0.9；

　　恒流高，输出电流误差<3%；

　　高效率，满载效率高达90%；

　　单级PFC方案，只用反激式电路拓扑，同时实现功率因数校正和隔离恒流输出，元件数量少，体积小，性价比高；

　　安全可靠，隔离输出，具有输出开路保护，过压保护及短路保护功能。

　　图6为该方案60W应用电路样机实物照片。

　　表1  基于AP166+AP4313的60W LED驱动电路样机主要性能测试结果

　　AP1661是一款工作于临界导通模式下的有源功率因数校正控制芯片，可广泛应用于开关电源、LED驱动和电子镇流器的预调整变换器的控制。该芯片内部包括一个启动定时器可满足待机应用要求，一个单象限乘法器实现接近于1的功率因数和一个零电流检测模块确保临界断续方式工作。AP1661的图腾柱驱动输出能够为外部MOSFET或IGBT提供600mA驱动电流和800mA关断电流能力。采用了先进的双极型互补金属氧化物半导体设计和制造工艺，AP1661具有低启动电流，低工作电流和低功耗的特点。AP1661同时具有完善的保护功能，包括过压保护、带有滞后的输入欠压锁定和乘法器输出嵌位以限制开关峰值电流。

　　5  60W到150W大功率LED路灯应用方案

　　在户外照明部分，中国每年路灯市场需求量都在2,000万盏以上，中国城市改造、城镇建设、住宅建设及道路建设对于大功率、高亮度、节能的LED路灯产品的市场需求是极其庞大的。

　　在更大功率应用条件下，单级PFC电路难以同时兼顾PFC预调整和反激电路输出恒流调整性能，这时需要采用2级电路架构实现这一目标。BCD推出PFC+PWM 2级架构电路拓朴方案，该方案电路原理图如图7所示：

　　该电路采用Boost PFC + Flyback两级拓扑结构，控制芯片采用BCD公司高性价比PFC控制芯片AP1661, PWM控制芯片AP3102和副边恒流控制芯片AP4310。该电路方案的优点是输入输出电容小、输出纹波小、隔离输出、功率因数高、电流控制在2%以内、可靠性高。

　　图8 为该方案90W应用电路样机实物照片。图9为90W样机满载效率测试结果。

　　6 结语

　　本文简要介绍了BCD公司推出的LED驱动电源系列方案，覆盖了150W以下常用功率等级应用。具有方案新颖、元件数少、体积小、成本低、性价比高的优点，可以全面满足LED驱动电路的效率、功率因数、安全隔离、EMI、电流控制、可靠性等要求。

  

参考文献:

[1]. BCD datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/BCD_1225719.html.
[2]. PFC datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/PFC_1200255.html.
[3]. AP4310 datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/AP4310_1335440.html.