【導(dǎo)讀】常見隔離拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和與非隔離拓?fù)浣Y(jié)果是LED照明中經(jīng)常采用的兩種拓?fù)?，尤其在交?直流（AC-DC）電源供電的驅(qū)動電路中。那么究竟他們會有怎么的區(qū)別呢？其設(shè)計結(jié)果如何？請看本文詳細(xì)分析。
由于這兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有著不同的特點(diǎn).如果將兩者相比較，會發(fā)現(xiàn)非隔離拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)勢包括磁性元件尺寸更小、能效更高、元件數(shù)量更少、總物 料單成本更低，以及能以機(jī)械設(shè)計滿足安規(guī)等，特別適用于內(nèi)含驅(qū)動器的LED 燈泡及燈管應(yīng)用，已成為此類LED照明趨勢而大量被采用。而隔離拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)則因安規(guī)需求較適用于驅(qū)動器與的LED 燈泡及燈管分開結(jié)構(gòu)之照明應(yīng)用。
NIKO-SEM 提供之LED 驅(qū)動器非隔離LED 驅(qū)動器系列，採峰值電流採樣加平均電流採樣雙回授控制，因此能改善高功因應(yīng)用中單一平均電流回授控制中不可調(diào)光之缺失，同時快速回授特性可避免輸入電壓變換控制延遲造成LED 過流毀損現(xiàn)象，可適用于多種非隔離LED 驅(qū)動高功因與傳統(tǒng)非高功因應(yīng)用方案。在傳統(tǒng)純電阻峰值電流採樣做法時電感電流全部流經(jīng)採樣電阻，因?yàn)閽駱与娮枭系姆逯惦妷好宽數(shù)絻?nèi)部參考電壓時皆會立即關(guān)閉功率電晶體，因此每個開關(guān)週期電感電流峰值都會相同，無法隨輸入電壓正弦波振幅大小變化，功因也就無法有效提昇。
NIKO-SEM 在非隔離高功因降壓驅(qū)動應(yīng)用采用電阻并聯(lián)電容的獨(dú)特峰值電流採樣方式，使流經(jīng)電感上的電流能有效隨輸入電壓正弦波振幅大小變化，進(jìn)而達(dá)成高功因的目的。其塬理為 :電容電荷公式中，Q=CV = IT , 其中并聯(lián)電容之Q(電荷)值、C(電容量)值以及V(採樣電壓)值皆為定值，電容電流I 會隨導(dǎo)通時間T 的變動而變化，由于輸入電壓正弦波振幅越大時流經(jīng)電感的電流斜率會變大，會較短導(dǎo)通時間頂?shù)絻?nèi)部參考電壓，所以輸入電壓正弦波振幅越大時，導(dǎo)通時間變越短，而電容電流I 會越大，同時電感電流亦越大，因此具有良好高功因的表現(xiàn)，調(diào)整採樣電阻阻值則可隨意改變LED負(fù)載電流大小。此外NIKO-SEM 之LED 驅(qū)動器提供一COMP 腳專門做輸入電壓以及輸出負(fù)載變化補(bǔ)償用，使LED 電流變化率得以控制在5%水準(zhǔn)。
以下圖1 為NIKO-SEM提供之典型全電壓非隔離高功因BUCK架構(gòu)LED 驅(qū)動電路。 在圖1 中，電阻R3、電容C4 為峰值電流採樣元件，串聯(lián)于飛輪二極體D1 的電阻R4 為平均電流採樣元件，作為當(dāng)功率電晶體關(guān)閉時LED 負(fù)載電流的採樣工作，電阻R4 的每個工作週期電壓經(jīng)過電阻R5、電容C5 積分成一平坦直流電壓值，當(dāng)LED 負(fù)載電流越大則電阻R5、電容C5 積分的電壓值越高，同時，輸入電壓越高時電阻R5、電容C5 積分的電壓值亦越高，藉此可補(bǔ)償輸入電壓以及輸出負(fù)載變化。此電壓值于功率電晶體再度導(dǎo)通時疊加峰值電流採樣電壓，產(chǎn)生峰值電流採樣加平均電流採樣雙回授控制，共同疊加的訊號VLD 以及峰值電流採樣電壓VCS 如圖2 所示。雙回授控制應(yīng)用時優(yōu)先設(shè)定平均電流採樣電阻R4 阻值，公式為R4 = ILED / 0.25，然后再設(shè)定峰值電流採樣電阻R3 阻值，公式為R3 = R4 / K，K=3.75。
圖1 典型全電壓非隔離高功因之BUCK 架構(gòu)LED 驅(qū)動電路
圖2 高功因之BUCK 架構(gòu)LED 驅(qū)動電路電壓電流波形
NIKO-SEM 提供之LED 驅(qū)動器系列恆流控制採用固定關(guān)斷時間控制模式，因此在高功因應(yīng)用可工作在CCM 或DCM 模式。在BUCK 應(yīng)用中操作在CCM 模式比起CRM 模式有峰值電流較小以及高低輸入電壓下頻率變化較小的優(yōu)點(diǎn)，使得在高輸入電壓時導(dǎo)通損失以及交換損失較小，因此效率較高。此外操作在CCM 模式需要考慮的是高輸入電壓時產(chǎn)生之二極體逆向回復(fù)電流IRR 流經(jīng)功率電晶體與飛輪二極體之間的導(dǎo)通損失，所以在電感感量設(shè)計時要考量最高電感電流之波谷電流量要小于0.1A 以下，以避免產(chǎn)生逆向回復(fù)電流IRR 損失影響整體效率，同時讓功率電晶體以及飛輪二極體產(chǎn)生溫度較高現(xiàn)象。
NIKO-SEM 提供之LED 驅(qū)動器系列在驅(qū)動功率電晶體方面採用的是源極驅(qū)動方式，搭配專利之IC 電源以交換工作模式，能有效降低IC 電源供電損失以及不需要額外輔助繞組及供電元件即可供應(yīng)IC 電源正常工作，因此儲能電感可採用價格低的工形電感即可。 在保護(hù)功能方面，NIKO-SEM 提供之LED 驅(qū)動器有過溫保護(hù)、燈管短路保護(hù)以及燈管開路保護(hù)。燈管開路保護(hù)利用積納二極體設(shè)定保護(hù)電壓直接偵測LED 輸出端電壓，開路動作電壓可設(shè)計接近于正常點(diǎn)亮之LED 端電壓，因此LED 輸出端之并聯(lián)濾波電容不用採用較高額定電壓，可降低電容成本與體積。
NIKO-SEM 提供之LED 驅(qū)動器系列在調(diào)光方面，包含有線性調(diào)光、脈波調(diào)光以及叁端雙向可控硅開關(guān)元件(TRIAC)調(diào)光，以下圖3 所示，為NIKO-SEM 提供之全電壓TRAIC 調(diào)光非隔離高功因BUCK 架構(gòu)LED 驅(qū)動電路方案。
圖3 全電壓TRAIC 調(diào)光非隔離高功因之BUCK 架構(gòu)LED 驅(qū)動電路
NIKO-SEM 提供之LED 驅(qū)動器系列可支援多種應(yīng)用方案提供非常高的能效，而且電路簡捷，適合不同的中低功率LED 一般照明應(yīng)用。NIKO-SEM LED 驅(qū)動器產(chǎn)品系列有N3201M 採SOT26 封裝，N3201V 採SOP8 封裝。內(nèi)含高壓MOSFET 則有N3101V、N3102V 分別內(nèi)置1A 及2A 高壓MOSFET，採SOP8 封裝適用于8W以下LED 燈泡應(yīng)用。此外NIKO-SEM 提供之LED 驅(qū)動器系列除BUCK 應(yīng)用外尚可應(yīng)用在其它非隔離之BOOST 以及BUCK-BOOST 拓樸，在隔離型拓?fù)鋭t可應(yīng)用在次級回授穩(wěn)流(SSR)應(yīng)用。
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