深度剖析高能效 AC - DC LED 通用照明方案及应用案例

时间:2025-06-03

在当今节能、环保意识日益增强,且 LED 照明市场迅猛发展的大趋势下,LED 球泡灯等照明产品已广泛普及。随着相关技术的不断进步,LED 的成本大幅降低,性能水准显著提升。安森美半导体凭借其在电源管理方案领域深厚的知识和先进技术,积极应对固态照明面临的挑战,为 LED 照明应用提供了全方位的完整解决方案。这些方案涵盖了高低功率因数、隔离或者非隔离拓扑结构、调光以及非调光等多种应用场景。同时,安森美半导体还充分利用其在工业应用方面的丰富经验和技能,积极开拓新兴的智能照明市场,相继推出了有线及无线通信系列产品(如 PLC、KNX)、环境光及无源红外(PIR)传感器、以太网供电(PoE)控制器等,以满足不同客户的多样化应用需求,有力地推动了 LED 照明市场的持续发展和进步。本文将着重对安森美半导体近期在 AC - DC 通用照明领域新增的产品系列以及智能照明方案进行详细介绍。


功率因数校正(PFC)初级端控制 LED 驱动器


针对筒灯、线性管 / LED 灯泡替代、电子控制装置、LED 照明引擎及智能照明等需要高功率因数、低谐波失真且功率达 60W 的单段式设计应用,安森美半导体精心推出了 LED 驱动器系列 NCL30085、NCL30086、NCL30088。该系列产品采用了 PFC 初级端电流控制算法,当以准谐振(QR)模式工作时,能够实现高能效。


以 NCL30088 为例,它具备出色的性能特点。它支持隔离反激、降压 - 升压、单端初级电感转换器(SEPIC)等多种拓扑结构,功率因数(PF)典型值高于 0.98,无需使用光耦,可单独从初级端实现精密稳流(精度典型值 ±2%)。同时,它还提供线性前馈补偿,宽 VCC 范围使其能够支持宽正向电压应用。其低启动电流典型值仅为 13μA,可在 - 40℃至 125℃的宽工作温度范围内稳定工作。基于负温度系数(NTC)的电流热反走功能可有效防止 LED 驱动器在恶劣环境下过热,并且内置了一系列强大的保护特性,如 LED 串开 / 短路保护、逐周期限流、输出二极管短路保护、VCC 偏置电压和欠压保护、电流感测电阻短路保护及自动恢复或闩锁故障处理等。而 NCL30086 具有 “可智能调光” 的独特优势,支持以控制平均 LED 电流的单个输入进行模拟 / 数字脉宽调制(PWM)调光,与非调光的 NCL30088 形成了良好的互补。


应用示例



高功率因数反激式 LED 驱动器 ——NCL30060


为了确保在临界导电模式(CrM)下,能在宽范围输入电压和输出功率条件下提供接近 1 的功率因数,安森美半导体推出了高功率因数反激式 LED 驱动器 NCL30060。该器件采用恒定导通时间的 PWM 控制方法,可支持大于 50W 的功率范围。其次级端反馈控制适用于诸如隔离型 1 - 10V 调光、宽正向电压范围或要求 LED 模块热反馈等应用场景,典型应用于 LED 驱动器、光源和灯具及电子控制装置等中等功率单段式设计应用。


NCL30060 具有多项卓越特性。它支持达 700V 的高压启动,能够提供高功率因数及低 THD,宽 Vcc 范围使其适用性更强。它提供直接的光耦反馈连接,集成了 12V 门极驱动钳位和自动恢复 / 闩锁故障选项等功能。同时,内置了初级端过流、输出过压、绕组短路、输出整流器短路、输出短路、欠压等强大的故障保护机制,确保了系统的可靠性和稳定性。安森美半导体还为该器件提供了全面的辅助设计工具和支持,包括 NCL30060LED1GEVB 评估板、EVBUM2240/D 评估板手册及基于 Microsoft Excel 的设计工具。评估板支持 90 - 305Vac 的输入电压范围,10 - 41V 的正向输出电压范围,可提供 700mA 恒定的输出电流和高达 25W 的输出功率,支持 1 - 10V 或 PWM 调光,THD 小于 10%,能效高达 88%。


高功率因数低纹波两段 LED 驱动器 ——NCL30030


安森美半导体的 NCL30030 主要针对高棚灯、路灯和停车场照明、槽形灯具替代、高压气体放电灯(HID)替代、舞台灯光等大功率照明应用而设计。它高度集成了 CrM PFC 及 QR 反激控制器,PFC 段采用独特的乘法器结构,可有效降低 THD;QR 控制器利用专有谷底锁定系统提速,并能随着功率减小降低开关频率,从而实现高达 90% 的能效。该器件提供故障控制引脚用于可编程的热关断,还可使用专用引脚禁用 PFC。NCL30030 支持 700V 高压启动,提供高达 30V 的宽 Vcc 范围,内置了强大的保护组合,可进行自动恢复故障处理。安森美半导体为 NCL30030 配备了 NCL30030LEDGEVB 评估板,该评估板支持 90 - 305Vac 的输入电压范围、60 - 210V 的正向输出电压范围、700mA 的输出电流和高达 150W 的输出功率。


智能照明方案


智能照明通过先进的通信及传感技术,实现了远程控制(如导通或关断、调光或改变色彩)及监测(远程诊断)功能,从而能够以更少的电能完成相同或更多的照明任务,达到显著提升能效、节约能源的目的。


通信


传感


以太网供电(PoE)控制器

安森美半导体提供了 NCP1080、NCP1081、NCP1082、NCP1083、NCP1090、NCP1091、NCP1092、NCP1093、NCP1094 等一系列用于 PoE 应用的控制器。以 NCP1083 为例,它集成了完全兼容的 PoE 和 DC - DC 控制器,可用于驱动 LED 灯,且 LED 灯可通过 PoE 实现远程控制。当以太网线缆上通电时,NCP1083 支持正常的 PoE 工作;当以太网线缆上没有通电时,该器件可接受辅助电源输入,为应用供电。NCP1083 符合 IEEE 802.3at 标准,支持达 40W 稳压功率的扩展功率范围,峰值能效高达 89%。

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