近年來,,高亮度LED的應用領域不斷增多,,涵蓋從行動裝置背光,、中大尺寸LCD背光,、汽車內(nèi)部及外部照明及一般照明等寬廣范圍,。常見DC-DC LED照明應用包括景觀照明,、內(nèi)部低壓道路照明,、太陽能供電照明,、汽車照明,、應急車輛照明,、船舶應用、低壓鹵素類替代及飛機內(nèi)部照明等,。本文將重點探討如何為不同DC-DC LED照明應用選擇適合的安森美半導體高能效驅(qū)動器方案,。
表1:常見DC-DC LED照明應用
LED DC-DC開關穩(wěn)壓器拓撲結構
根據(jù)輸入電壓與輸出電壓之間的關系,我們可將LED DC-DC開關穩(wěn)壓器的拓撲結構分為以下幾種類型:
降壓:適合于在所有工作條件下最小輸入電壓始終高于LED串最大電壓的應用,。例如,,以12 V電源驅(qū)動單顆1 W LED時,使用此拓撲結構,。
升壓:適合于在所有工作條件下最大輸入電壓始終低于LED串最小電壓時的應用,。例如,以5 V電源驅(qū)動6顆LED時,,使用此拓撲結構,。
降壓-升壓,或單端初級電感轉(zhuǎn)換器(SEPIC):適合于輸入電壓與輸出電壓有交迭的應用,。例如,,以12 V汽車電池驅(qū)動4顆LED時,可使用此拓撲結構,。
近年來,,高亮度LED的應用領域不斷增多,涵蓋從行動裝置背光,、中大尺寸LCD背光,、汽車內(nèi)部及外部照明及一般照明等寬廣范圍,。常見DC-DC LED照明應用包括景觀照明、內(nèi)部低壓道路照明,、太陽能供電照明,、汽車照明、應急車輛照明,、船舶應用,、低壓鹵素類替代及飛機內(nèi)部照明等。本文將重點探討如何為不同DC-DC LED照明應用選擇適合的安森美半導體高能效驅(qū)動器方案,。
表1:常見DC-DC LED照明應用
LED DC-DC開關穩(wěn)壓器拓撲結構
根據(jù)輸入電壓與輸出電壓之間的關系,,我們可將LED DC-DC開關穩(wěn)壓器的拓撲結構分為以下幾種類型:
降壓:適合于在所有工作條件下最小輸入電壓始終高于LED串最大電壓的應用。例如,,以12 V電源驅(qū)動單顆1 W LED時,,使用此拓撲結構。
升壓:適合于在所有工作條件下最大輸入電壓始終低于LED串最小電壓時的應用,。例如,,以5 V電源驅(qū)動6顆LED時,使用此拓撲結構,。
降壓-升壓,,或單端初級電感轉(zhuǎn)換器(SEPIC):適合于輸入電壓與輸出電壓有交迭的應用。例如,,以12 V汽車電池驅(qū)動4顆LED時,,可使用此拓撲結構。
不同拓撲結構適合采用不同的LED驅(qū)動器方案,。安森美半導體身為應用于高能效電子產(chǎn)品的首要高性能硅方案供貨商,,運用公司在電源管理方面的專業(yè)技術及專知,,針對各種LED照明應用提供寬廣范圍的高能效驅(qū)動器方案,,其中包括各種高能效DC-DC LED照明方案。
LED DC-DC降壓驅(qū)動器方案
典型LED DC-DC降壓應用有如線槽燈,、書架燈及展示柜燈等中使用的高亮度模塊化燈條,,一般每條(11.5 x 1英寸) 4顆LED,,根據(jù)顏色的不同,光效為23至47 lm/W,,電壓為23至25 V ,。
根據(jù)頻率及電流的不同,此類應用中可以使用安森美半導體提供不同的LED DC-DC降壓驅(qū)動器方案,,包括NCL30100控制器,、CAT4201穩(wěn)壓器,以及能夠配置為降壓穩(wěn)壓器的NCP3065/NCV3065、NCP3066/NCV3066穩(wěn)壓器及控制器等(見圖1),。這些方案各有其特點,。
圖1:不同LED DC-DC降壓驅(qū)動器方案。
例如,,NCL30100作為控制器,,本身并未整合FET,但它支持使用高性價比的N信道MOSFET作為外部組件,,能夠調(diào)節(jié)電流,,并以100%的占空比工作。但此組件的電源電壓(VCC)能達18 V,,需要外部組件以支持較高電壓,,且需要用于確定數(shù)量的LED設計。NCL30100適合MR16燈泡,、12 V景觀照明、太陽能供電LED照明,、線性照明及廣告牌文字電路和標志背光等應用,。
圖2:NCL30100 LED降壓控制器基本應用電路圖。
CAT4201則是整合了MOSFET開關的完整電源轉(zhuǎn)換器,,采用小型TSOT5封裝,,最高電壓36 Vdc(可承受40 V瞬時電壓),能驅(qū)動總電壓達32 V的7顆串行LED,,電源能效高達94%,,提供限流及熱保護。但此組件在大多數(shù)應用中要求輸出電容,,且LED輸出電流限流為最大350 mA,。CAT4201適用于12 V及24 V照明系統(tǒng)、汽車及飛機照明和通用照明等應用,。
圖3:CAT4201 LED降壓驅(qū)動器典型應用電路圖,。
NCP3065和NCP3066,以及相應通過汽車認證的版本NCV3065和NCV3066,,是彈性的開關穩(wěn)壓器,,能夠配置為降壓、升壓及降壓-升壓等不同結構,。配置為LED降壓穩(wěn)壓器時,,能在不采用輸出大電容的條件下工作,支持+40 V/1.5 A典型峰值開關電流,,可以設定350 mA,、700 mA及1,000 mA等不同輸出電流,還能夠配合調(diào)光需求,。NCP3065/6,、NCV3065/6適合于汽車及船舶照明,、大功率LED驅(qū)動器、恒流源,、低壓LED照明(景觀,、道路、太陽能及MR16替代)等應用,。
圖4:NCP3065典型LED降壓應用電路(左)及典型LED升壓應用電路(右),。
LED DC-DC升壓驅(qū)動器方案
如上所述,NCP3065/6,、NCV3065/6能夠配置為不同結構,,圖4右顯示的是即是配置為升壓結構的應用電路圖。
此外,,安森美半導體還將推出專門用于高能效升壓模式的NCL30131 LED升壓驅(qū)動器,,適合于驅(qū)動長串高亮度LED。NCL30131是一款能夠采用N溝道FET的開關升壓控制器,,能夠用于構建高能效的LED升壓驅(qū)動器,。此組件使用電壓模式脈寬調(diào)變(PWM)回饋機制,帶有運算跨導放大器(OTA),。此組件具有高驅(qū)動能力,,能驅(qū)動大電流/高能效MOSFET。輸入電壓范圍極寬,,介于4.5 V至28 V之間,。NCL30131提供300/600/1,000 kHz開關頻率,提供可程序設計限流,、短路保護,、熱關閉、過壓保護及欠壓鎖定等豐富保護功能,,適合MR16建筑物照明,、燈條、景觀照明及櫥柜內(nèi)照明等應用,。
圖5:NCL30131高能效升壓LED驅(qū)動器典型電路圖,。
基于NCL30131構建的驅(qū)動10顆高亮度LED的+12 Vin @ ~700 mA演示板測試顯示,能效高于90%,,線路穩(wěn)壓精度達到低于0.2%,。
除了NCL30131,安森美半導體還提供另一款LED DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器——CAT4240,。此組件采用1 MHz的固定開關頻率工作,,能夠使用小量值的外部陶瓷電容及電感。此組件的高壓輸出段極適合驅(qū)動包含多達10個串行白光LED的中等尺寸及大尺寸面板顯示器,能效高達94%,。
LED DC-DC降壓-升壓驅(qū)動器方案
典型LED降壓-升壓應用包括以12 V交流或12 V直流電源驅(qū)動包含3至4顆LED的模塊,。這種應用中就可以采用配置為降壓-升壓拓撲結構的NCP3065/6控制器,從而滿足輸入電壓與輸出電壓有交迭的應用需求,。圖6顯示的是NCP3065在此類應用中的電路圖,。
圖6:NCP3065 LED降壓-升壓應用電路圖。
GreenPoint®網(wǎng)上設計模擬工具加快DC-DC LED照明設計
安森美半導體身為應用于高能效電子產(chǎn)品的首要高性能硅方案供貨商,,針對各種 LED照明應用(包括DC-DC LED照明應用)提供完整的系統(tǒng)方案,,包括電源、通訊,、光傳感器,、MOSFET、整流器,、保護,、濾波器及熱管理產(chǎn)品等。
此外,,為了幫助設計人員加快LED照明設計,,安森美半導體還提供GreenPoint®網(wǎng)上設計模擬工具,讓設計人員坐在工作臺前,,即可以輕松地通過“選定LED驅(qū)動器”、“確定設計要求”,、“自動產(chǎn)生設計電路圖”,、“仿真及驗證”、“產(chǎn)生物料單及報告”,、“下載報告為PDF檔案”及“保存檔案和分享”等幾個步驟,,大幅縮短開發(fā)時間,加快產(chǎn)品上市進程,。
此網(wǎng)上設計工具目前已經(jīng)支持多款安森美半導體的高能效LED驅(qū)動器產(chǎn)品的應用設計,,其中支持的DC-DC LED驅(qū)動器包括NCP3065、NCP3066,、NCL30100,、CAT4201、NCP1529(降壓方案),、NCP5030(降壓-升壓方案)及NCP5050(升壓方案)等,。后續(xù)還將支持更多產(chǎn)品。
圖7:安森美半導體GreenPoint®網(wǎng)上設計工具幫助加快LED照明設計,。
總結
安森美半導體身為應用于高能效電子產(chǎn)品的首要高性能硅方案供貨商,,提供不同的高能效DC-DC LED照明產(chǎn)品,方便用戶根據(jù)應用需求來選擇 。安森美半導體同時提供在線模擬設計工具,、演示板及多款參考設計,,說明客戶簡化設計中標及使用。安森美半導體的LED驅(qū)動器產(chǎn)品的設計持續(xù)趨向小尺寸,、高能效及低成本,,幫助推動LED照明市場不斷向前發(fā)展。