巨头核心LED驱动资料，高效电源设计的秘密

来源：电子发烧友网整理 作者：孔令双2014年10月11日 11:34

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[导读] 物联网空前发展，作为物联网核心的电源技术也随之势起，尤其是在应用广泛的LED领域更是凸显出电源技术的重要地位。而随着人们环保意识的提高和生活水平的改善，对智能LED产品提出了更多的要求，这让LED电源设计也面临诸多挑战，如何功耗、尺寸、电流电压的稳定性等因素中找到最佳平衡，成为每个LED厂商必须思考的问题。

关键词：数字电源电源转换器LED驱动

　　物联网空前发展，作为物联网核心的电源技术也随之势起，尤其是在应用广泛的LED领域更是凸显出电源技术的重要地位。而随着人们环保意识的提高和生活水平的改善，对智能LED产品提出了更多的要求，这让LED电源设计也面临诸多挑战，如何功耗、尺寸、电流电压的稳定性等因素中找到最佳平衡，成为每个LED厂商必须思考的问题。作为半导体大厂的罗姆与恩智浦，在LED驱动领域有哪些高招？让我们一起来解读。想了解更多物联网电源设计资料及相关解决方案，请关注《物联网核心技术之电源》。

　　罗姆数字电源控制方案

　　作为LED照明，它需要有能够驱动从灯泡等小型照明的小功率产品到路灯等大型照明的大功率产品电源。而且，这种电源应当与原有照明器具所使用的“可控硅调光”、LED照明专用的“PWM调光”以及可以用体电阻调光的“线性调光”等多种调光方式兼容。

　　为使LED稳定地点亮、调光，需要使用LED驱动器IC，而且要求这种驱动器IC能与功率和调光方式等五花八门的电源相适应。

　　传统方式中，输入电压变动和输出电压变动大，须根据应用条件重新设计电源模块。如果输入电压变动大，则交流电压频率（全波整流后为 100Hz～120Hz）中带纹波的输入电压会使得LED的亮度发生闪烁。为了稳定输入电压，必须在设计电源模块时采取措施。如果输出电压变动大，就必须针对每一个光源的输出电压（LED的灯数）变更外接元器件的常数，设计出许多种电源模块来，从而增加了设计工作量。

　　而且，由于LED的Vf高低不一，也会致使LED照明器具之间出现亮度不统一的情况。

　　罗姆开发的BD555AKFV采用数字电源控制技术，不增加外接元器件的数量，只需检测线圈的电流即可解决上述课题。

　　巨头核心LED驱动资料，高效电源设计的秘密

　　带可控硅调光的LED照明用驱动器IC BD555AKFV 框图

　　由于采取数字电源控制，与输入、输出电压无关，可以实现对LED电流的平均值进行控制（图2）。它是对线圈电流进行采样（A/D转换）从而数字化，根据采样数据进行峰值电流的运算以使LED电流的平均值保持恒定。然后，将此运算结果进行D/A转换，反馈到检测峰值电流的比较电路（图3-2）。罗姆使用这种方法从而完全实现了数字控制，这属于业界首创。

　　虽然开关电源采用的数字电源控制方式备受关注，但因为通常要使用DSP而存在“电路规模大（成本高）”、“功耗大”等问题，难以应用于LED小型照明。BD555AKFV特别针对LED照明功能开发出专用逻辑，解决了数字电源的弱点——电路、功耗增大的问题。

　　数字电源控制的特点是除了平均电流控制功能之外还可以有效地利用调光功能。“BD555AKFV”与“可控硅调光”、“PWM调光”和“线性调光”3种调光方式兼容，能够适应具备多种调光功能的照明器具。

　　恩智浦高效电源转换器方案

　　LED在电子系统中使用已经有很多年了，主要用作电子设备的指示灯。推动LED照明市场发展的关键推动力是高亮度LED和智能LED控制器的出现。采用高亮度LED的产品设计师面临的主要设计挑战包括散热管理、驱动方案、拓扑架构和已有的基础设施。要替代现有的可调光白炽灯或卤素灯光源，必须实现这样的一个电子灯驱动系统，它不仅可以与现有的调光开关一起工作，而且可复制现有光源的调光性能。

　　NXP（恩智浦） SSL2101 IC可以满足上述性能要求。此外，它还是一种高效的电源转换器。这是业内第一款集成这些能力的IC，它使得高亮度LED灯设计师能够以一种省成本和体积的方式集成电子电路，并从最佳热权衡中获益。

　　串行/并行配置

　　在大多数用LED替代现有光源的应用中，需要连接多个LED到驱动器上，因为单一的LED不能产生足够的光通量。LED可以采用串行或并行连接。如果 LED采用串行连接，LED链上的总电压等于正向电压的总和（所有LED上的电流相等）。如果LED并行连接，电流将分配到各支路中。不过，由于一个 LED的正向电压会随着温度上升而下降，因此这一配置本质上是不稳定的。随着温度的升高，越来越多的电流将流到具有更低正向电压的支路上去，这些支路将变得更亮，而那些具有更高正向电压的支路将变得更暗。

　　不过，采用并联配置（或串并联组合）的一个原因是，它允许大量的LED以一个安全的电源电压结合在一起，而如果要采用串行连接来达到相同的亮度，可能需要一个高得令人无法接受的电压。

　　并行配置还提供了其他优势，如果一个串行连接的LED链上一个LED或连接出现问题，那么将导致断路，整条链上的所有LED都将不发光。但如采用并联配置的话，这情况将不可能发生。采用并联配置时，建议每条支路都增加电流调节机制，以防止热失控和电流或光的不相等。

　　总而言之，当输出和输入电压差最小时，电源转换器的效率最高。当采用市电输入的LED驱动器时，允许产生更高的输出电压，从而允许串行连接更多的LED。

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