浅谈隔离式LED驱动电源系列方案

　　当前能源短缺的忧虑再度升高的背景下，节约能源是我们未来面临的重要的问题，在照明领域，LED发光产品的应用正吸引着世人的目光，LED作为一种新型的绿色光源产品，必然是未来发展的趋势，二十一世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代。

　　在能源短缺、环保要求不断提高的背景下，世界各国均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。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、成本低等正成为LED驱动电源的关键评价指标。

　　2008年北京奥运会对LED照明的集中展示让人们对LED有了全新的认识，有力推动了中国半导体照明产业的发展。当前中国半导体产业产业大而不强，竞争力仍有待于进一步提升。对国内企业而言，壮大规模、提高产品质量与技术水平是首要任务，提高未来取得大厂授权时的要价能力，或逐步通过研发突破

　　LED驱动电源的具体要求

　　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，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。

　　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灯整合在一个灯具中，方便了用户直接使用。典型的灯具规格有GU10、E27、PAR30等。

　　针对这一应用，我们设计了如下方案（见图1）。

　　图1 基于AP3766的LED驱动电路原理图

　　该方案特点如下：

　　1 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。

　　2 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,满足IEC61000-3-2谐波标准。

　　3 AP3766采用恒流收紧技术实现垂直的恒流特性，恒流高。

　　4 电路元件数量少，AP3766采用SOT-23-5封装，体积小，整个电路可以安装在常用规格灯杯中。

　　5 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。

　　6 功率开关管采用三极管，省去了高压场效应管，系统成本低。

　　图2为该方案的5W应用电路样机实物照片。图3是基于AP3766的5W LED驱动装置实物照片。图4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5为基于AP3766的5W LED驱动电路满载输出IV特性曲线。

　

图2 基于AP3766的5W LED驱动电路样机实物照片

图3 基于AP3766的5W LED驱动装置实物照片

图4 基于AP3766的5W LED驱动电路效率曲线

　　图5 基于AP3766的5W

　　10~60W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。有高性价比单级PFC控制方案，该方案电路原理图如图6所示。

　　图6 基于AP166+AP4313的LED驱动电路原理图

　　该方案特点有：

　　1 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。

　　2 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,满足IEC61000-3-2谐波标准。

　　3 采用副边恒压恒流控制芯片AP4313,恒流高，输出电流误差<3%.

　　4  高效率，满载效率高达90%.

　　5 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。

　　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控制。该芯片内部包括1个启动定时器可满足待机应用要求，1个能实现接近于1的功率因数的单象限乘法器和1个零电流检测模块确保临界断续方式工作。图7为该方案60W应用电路样机实物照片。图8为应用该方案LED直管灯实物照片。

图7 基于AP1661+AP4313的60W LED驱动电路样机实物照片

　　图8 LED直管灯实物照片

　　60~150W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2000万盏以上，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，这时需要采用两级电路架构实现这一目标。因此，有新推出的PFC+PWM 两级架构电路拓扑方案，该方案电路原理图如图9所示。

　　图9 基于AP1661+AP3102的LED驱动电路原理图

　　该电路采用Boost PFC+Flyback两级拓扑结构，控制芯片采用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10为该方案的90W应用电路样机实物照片。图11为应用该方案大功率LED路灯灯具照片。

图10 基于AP1661+AP3102的60W LED驱动电路样机实物照片

图11 大功率LED路灯灯具照片

　　图12 90W LED电源满载效率曲线