作者：Joe DeNicholas 德州儀器

實現(xiàn)相位可調(diào)光低紋波 LED 驅(qū)動器的最低成本方法是什么？不是開關(guān)穩(wěn)壓器，而是支持動態(tài)負載的線性穩(wěn)壓器。這里有一些與使用線性離線 LED 驅(qū)動器解決方案有關(guān)的最常見問題。

TPS92411 功能方框圖

1. 為什么照明設(shè)計人員要使用電解質(zhì)電容器？

沒有那種元件能以電解質(zhì)電容器的價位提供相應(yīng)的大容量存儲。如果在制造和裝配過程中經(jīng)過精心挑選、采購和處理，它們可能會非常可靠。事實上，認為電解質(zhì)電容器是 LED 驅(qū)動器系統(tǒng)中可靠性最差的元件的這種觀點是錯誤的，因為有四至六種其它元件比電解質(zhì)電容器更容易引起穩(wěn)定性問題。

電解質(zhì)電容器的使用壽命終結(jié)時間通常定義為在電容降低 50% 或等效串聯(lián)電阻 （ESR） 提高一倍的時候，（ESR 的翻倍在這里幾乎沒什么影響，但電容器的使用壽命接近終結(jié)時間，因此它可能不會提升 1 倍）。電解質(zhì)產(chǎn)品的大多數(shù)問題在于低成本反激式電源（例如低成本的 PC 電源）可將極高的紋波送入有時高達 85°C 的短使用壽命器件中。

通過大量研究和計算可得出電解質(zhì)產(chǎn)品的實際平均使用壽命。設(shè)計一款在 85°C 以下工作溫度下滿足 50KHrs 應(yīng)用需求的燈泡電路并不難。請注意，提供三個電容器不會將使用壽命縮短 1/3，這是一種損耗機制，因此使用壽命確實不會縮短。

還應(yīng)注意，反激式／升壓燈泡電源中薄弱環(huán)節(jié)的電解質(zhì)電容器一般是偏置電源。小直徑電解質(zhì)產(chǎn)品使用壽命更短。問題的關(guān)鍵是：電解質(zhì)電容器在使用壽命臨近結(jié)束時不會爆漿，如果您的電路在設(shè)計上能經(jīng)受電容降低和電阻升高，那可能就沒有問題。

所有單級功率因數(shù)校正 LED 電源設(shè)計都將需要電解質(zhì)電容器來減少紋波。電源是不是開關(guān)模式的不重要，但必須將線路頻率紋波降低 2 倍。當然，不同的拓撲可提供更好的紋波性能，但現(xiàn)實情況是市場需要極低成本的電源解決方案，用于替代電燈。因此，我在這里給持否定態(tài)度的人提一個問題：告訴我們大家一種不使用電解質(zhì)電容器但總體材料清單成本不足 1.50 美元的低紋波單級功率因數(shù)校正 LED 驅(qū)動器，因為這是市場需要的。

對于單級功率因數(shù)校正設(shè)計的能量存儲需求，經(jīng)證實德州儀器 （TI） 采用 TPS92411 的浮動開關(guān)架構(gòu)在存儲要求方面與其它單級設(shè)計相同。

2. 取消磁性組件電容器及濾波器電容器有何意義？這樣做有很多優(yōu)勢。首先是成本。硅、塑料和銅比大部分材料要便宜，尤其是鐵磁材料。因此，可以放心大膽地說，在一切都確定時，解決方案包含的硅材料越多、其它“東西”越少，它就越便宜。此外，就調(diào)光性能而言，相位調(diào)光的主要問題之一是在調(diào)光器中的濾波器電路與開關(guān)穩(wěn)壓器的輸入濾波器之間存在諧振。即使是低 EMI 的升壓穩(wěn)壓器，也需要一款至少兩個極點的 EMI 濾波器。預先最大限度地減少電抗組分，在大多數(shù)情況下都能顯著改善調(diào)光性能、減少閃爍幾率。因此，去掉開關(guān)穩(wěn)壓器及其相關(guān)磁組件具有極大的優(yōu)勢（還有易于設(shè)計、易于通過認證以及易于通過傳導與輻射 EMI 認證等優(yōu)勢）。

3. 我能使用低成本 TRIAC 調(diào)光器通過 TPS92411 實現(xiàn) 5-100% 的調(diào)光嗎？絕對沒有問題，實際效果非常好，比大部分開關(guān)解決方案還好。

4. TPS92411 有助于達到與變壓器隔離開關(guān)模式驅(qū)動器相同的 UL 認證／LED 安全隔離標準嗎？我們（行業(yè)）最初采用完全隔離的方案，因為我們沒有實施非隔離技術(shù)所需的材料，那個時代已經(jīng)過去了。在北美，現(xiàn)已很少有人仍在使用隔離式驅(qū)動器，因為非隔離式驅(qū)動器能改善總體系統(tǒng)成本與整體效率。請注意國際化 230V 解決方案，以盡快進行該技術(shù)升級。

5. TPS92411 能像一般恒流驅(qū)動器那樣適用于各種電壓／電流組合嗎？能否在同等條件下提供選擇任何串聯(lián)／并聯(lián)燈串電壓的相同靈活性嗎？歸根結(jié)底還是成本問題。考慮可調(diào)光性以及效率和成本優(yōu)化時，沒有哪種單級低成本驅(qū)動器不經(jīng)過調(diào)整就能驅(qū)動各種負載。一定要注意，我們并沒有說線性解決方案（例如基于 TPS92411 的解決方案）在所有方面都強于所有開關(guān)模式解決方案，這也不是我們的目的。我們的努力方向是為市場提供各種用于權(quán)衡性能、成本和復雜性的解決方案，我們相信這些線性解決方案會在具有適當性能的低成本解決方案中扮演重要角色。

6. 我可否進行一項設(shè)計，然后像使用開關(guān)一樣，通過簡單的電流傳感電阻器調(diào)整它的最后功率級，以確保針對我的散熱系統(tǒng)優(yōu)化功率級？是的，當然可以。

7. TPS92411 可通過 90 至 130V AC 電壓高效工作嗎？可以，能實現(xiàn) 85% 的效率，線路電壓增加后會有所降低，但降幅不會太大。在這種寬泛電壓下，應(yīng)該有大約 3% 的下降（添加一個功率級可將效率提高到 88% 以上，但這需要考慮性價比問題）。

8. 我聽說這種拓撲不適合商用燈具目前所需的 0-10V DMX 或 DALI 調(diào)光方案，是真的嗎？沒有哪個單級功率因數(shù)校正 LED 驅(qū)動器不花很大代價就能在較高頻率下進行脈寬調(diào)制，否則，就會產(chǎn)生紋波和其它頻閃問題。但它們可以進行模擬調(diào)光，而且該拓撲也可以。大部分通信線路必須進行輸入輸出電流隔離，該架構(gòu)不會阻礙相應(yīng)的正確實施。

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原文請參見： http://e2e.ti.com/blogs_/b/powerhouse/archive/2014/02/21/8-common-misconceptions-of-ac-drivers-banished.aspx

編輯：jq