用離線電源給 LED 供電

能用離線式電源驅動 LED 就可使應用呈指數(shù)性地飛速增長，因為不管是商用建筑還是居民住宅中，這種形式的電源都可以非常便利地得到。雖然 LED 燈的更換附屬裝置相對簡單，最終用戶很容易安裝，但是對 LED 驅動器 IC 的新要求卻極大地提高了。由于 LED 需要一個良好調節(jié)的恒定電流源，以提供恒定的光輸出，所以用 AC 輸入電源為 LED 供電需要采取一些特殊的設計方法，要滿足一些非常特別的設計需求。

在世界上的不同地區(qū)，離線式電源參數(shù)會存在差異，一般在 90VAC~265VAC 之間，頻率則為 50Hz 至 65Hz。因此要制造面向全球市場的 LED 附屬裝置，最好擁有這樣一種電路設計：無需修改就能使 LED 用在世界任何地方。這就要求單一 LED 驅動器 IC 能處理多種輸入電壓和頻率。

此外，許多離線式 LED 應用需要 LED 與驅動電路之間實現(xiàn)電氣隔離。這主要出于安全考慮，并且是幾家監(jiān)管機構要求的。電氣隔離通常由隔離型反激式 LED 驅動器拓撲提供，該拓撲運用變壓器來隔離驅動電路的主端與副端部分。

由于采用 LED 照明的驅動力是提供特定光輸出量所需的功率可極大地降低，因此當務之急是：LED 驅動器 IC 要提供最高的效率。因為 LED 驅動器電路必須將高電壓 AC 電源轉換為較低的電壓和良好調節(jié)的 LED 電流，所以 LED 驅動器 IC 必須設計為：提供高于 80% 的效率以不浪費功率。

而且，為了在住宅應用中常見的 TRIAC 調光器已經大量安裝到位的情況下使 LED 花樣翻新燈成為可能，LED 驅動器 IC 必須與這些調光器一起高效運作。TRIAC 調光器專為與白熾燈和鹵素燈很好地配合工作而設計，這兩種燈是理想的阻性負載。然而，LED 驅動器電路一般是非線性的，而且不是純阻性負載。其輸入橋式整流器在 AC 輸入電壓處于其正峰值和負峰值時通常吸收高強度的峰值電流。因此，LED 驅動器 IC 必須通過設計來“模仿”一個純阻性負載，以確保 LED 在不產生任何明顯閃爍的情況下正確起動，并利用一個 TRIAC 進行適當?shù)恼{光。

就 LED 照明而言，PFC 是一項重要的性能規(guī)格。簡言之，如果所吸取的電流與輸入電壓成比例且同相，那么功率校正系數(shù)為 1。由于白熾燈是一種理想的電阻性負載，所以輸入電流和電壓同相，且 PFC 為1。PFC 特別重要，因為它與本地電力供應商所需提供的電功率有關。也就是說，在一個電力系統(tǒng)中，與一個具有高功率因數(shù)的負載相比，在所傳輸?shù)挠杏霉β氏嗤那闆r下，一個具有低功率因數(shù)的負載吸取的更大電流。因為所需的電流較高，所以在配電系統(tǒng)中損失的能量也提高了，這反過來又需要更粗的導線和其他傳輸設備。較大的設備和能源浪費增加了成本，所以電力公司往往對功率因數(shù)較低的工業(yè)或商用客戶收取較高的費用。針對 LED 應用的國際標準仍然處于開發(fā)之中，不過大多數(shù)人相信：就 LED 照明應用而言，將要求 PFC 》 0.90。

LED 驅動器電路 （包括大量的二極管、變壓器和電容器） 的表現(xiàn)不像一個純電阻性負載，故其 PFC 可能低至 0.5。為了將 PFC 提高到 0.9 以上，有源或無源 PFC 電路都必須設計到 LED 驅動器電路內。還應該提到的一點是，在采用幾百個以上 50W LED 燈的應用中，高 PFC 尤其重要。在這種情況下，高 PFC （》0.95） LED 驅動器設計是有益的。

在照明應用中，能在較寬的輸入線路電壓、輸出電壓和溫度變化范圍內準確調節(jié) LED 電流是至關重要的，因為 LED 亮度的變化必須是人眼難以察覺的。類似地，為了確保 LED 有最長的工作壽命，不使用高于其最大額定值的電流來驅動 LED 是很重要的。在隔離型反激式應用中，LED 電流的調節(jié)并不總是直接進行的，常常需要一個光耦合器來閉合所需的反饋環(huán)路，或者可能增加一個額外的轉換級。然而，這兩種方法都帶來了復雜性和可靠性問題。幸運的是，有些 LED 驅動器 IC 的設計采用了新的設計方法，無需這些額外的組件或在不增加設計復雜性的情況下，就能準確地調節(jié) LED 電流。

最后，要從白熾燈迅速向 LED 燈轉變，最大的障礙是基于 LED 解決方案的成本和尺寸。消費者習慣于花不到 1.00 美元換一個 60W 白熾燈，花大約 3.00 美元換一個 CFL 燈。而花 30 多美元換一個 LED 燈，對消費者來說是一個很大的障礙。考慮到在 LED 的壽命期內電力成本和更換成本的降低，以這樣的價格換一個 LED 燈確實有經濟意義，但是消費者不習慣于這樣聯(lián)系起來看問題?？偟膩碚f，倉庫、車庫等支付大量照明電費的商業(yè)企業(yè)轉向 LED 照明的速度就快得多，因為費用節(jié)省比較明顯。隨著作為替代型照明解決方案的 LED 燈購買費用的下降，將有更多的消費者愿意轉向 LED 照明。

一種全新的解決方案

幸運的是有一種全新的解決方案，凌力爾特的 LT3799，可以解決這些離線式 LED 的所有驅動難題。該器件是一款具備有源 PFC 的隔離型反激式 LED 控制器，專門為在 90VAC~265VAC 的通用輸入范圍內驅動 LED 而設計。LT3799 以臨界傳導模式工作，最大限度地減小了外部變壓器的尺寸。它非常適合于驅動功率從 4W 至數(shù)百瓦的多種 LED 應用。驅動高達 20W 的 LED 的整個電路如圖 2 所示。這款特定電路可采用 TRIAC 進行調光，并且能夠在 90VAC~265VAC 的通用輸入范圍內提供高達 1A 的 LED 電流，同時實現(xiàn)超過 86% 的效率 （見圖 3）。稍微改變一下外部組件，這個電路即可進一步優(yōu)化，以在 120VAC、240VAC 甚至 377VAC 或幾乎任何常見 AC 輸入的情況下使用。

LT3799 運用單級設計，整個 LED 驅動電路 （包括 EMI 濾波器） 僅需 40 個外部組件，從而使解決方案簡單、占板面積緊湊且具成本效益。圖 2 中 20W 電路的總尺寸僅為 30mm x 75mm，高度僅為 30mm，從而成為種類繁多的 LED 應用之理想選擇。

圖 1：采用了 LT3799 并具 PFC 和 TRIAC 調光能力的通用輸入、隔離型反激式 LED 控制器電路

圖 2：LT3799 在通用輸入電壓范圍內的效率

圖 3：具有源 PFC 的 LT3799 VIN 和 IIN 波形

結論

由離線式電源供電的通用 LED 照明應用市場出現(xiàn)了前所未有的增長，其背后的驅動力是對更高性能及具成本效益的照明應用之持續(xù)需求。然而，這些新涌現(xiàn)的性能要求必須使用新的 LED 驅動器 IC 才能滿足。這些 LED 驅動器必須提供電氣隔離、高效率、PFC 和 TRIAC 調光能力。此外，不管輸入電壓或 LED 正向電壓如何變化，這些驅動器還必須提供良好調節(jié)的 LED 電流，以保持一致的亮度，同時提供多種保護功能以提高系統(tǒng)可靠性。這些 LED 驅動器電路還必須能構成非常緊湊及具成本效益的解決方案。幸運的是，現(xiàn)在已經有此類離線式 LED 驅動器了
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