前言

如今從家庭到工業(yè)，人們的環(huán)保意識都已廣泛提高，因此具有節能效果的LED照明燈正在作為原有照明器具（白熾燈泡、熒光燈等）的替代品而迅速普及。

作為L(cháng)ED照明，它需要有能夠驅動(dòng)從燈泡等小型照明的小功率產(chǎn)品到路燈等大型照明的大功率產(chǎn)品電源。而且，這種電源應當與原有照明器具所使用的“可控硅調光”、LED照明專(zhuān)用的“PWM調光”以及可以用體電阻調光的“線(xiàn)性調光”等多種調光方式兼容。

為使LED穩定地點(diǎn)亮、調光，需要使用LED驅動(dòng)器IC,而且要求這種驅動(dòng)器IC能與功率和調光方式等五花八門(mén)的電源相適應。

羅姆的LED照明用驅動(dòng)器IC的特點(diǎn)

羅姆為了適應上述市場(chǎng)需求而在進(jìn)行LED照明用驅動(dòng)器IC的開(kāi)發(fā)。為使LED保持一定的亮度點(diǎn)燈，需要有進(jìn)行恒流控制的LED驅動(dòng)器IC。通常，是從交流電源開(kāi)始進(jìn)行恒流控制，所以使用降壓型開(kāi)關(guān)穩壓器方式（圖1）。

[圖1]普通的照明用電源模塊
傳統方式中，輸入電壓變動(dòng)和輸出電壓變動(dòng)大，須根據應用條件重新設計電源模塊。如果輸入電壓變動(dòng)大，則交流電壓頻率（全波整流后為100Hz～120Hz）中帶紋波的輸入電壓會(huì )使得LED的亮度發(fā)生閃爍。為了穩定輸入電壓，必須在設計電源模塊時(shí)采取措施。如果輸出電壓變動(dòng)大，就必須針對每一個(gè)光源的輸出電壓（LED的燈數）變更外接元器件的常數，設計出許多種電源模塊來(lái)，從而增加了設計工作量（圖2）。
而且，由于LED的Vf高低不一，也會(huì )致使LED照明器具之間出現亮度不統一的情況。

[圖2] 輸入電壓特性

[圖2] 輸出電壓特性
開(kāi)關(guān)穩壓器用開(kāi)關(guān)的導通時(shí)間與關(guān)斷時(shí)間之比來(lái)控制LED電流值。傳統方式的一般控制方法，是用線(xiàn)圈的峰值電流來(lái)決定開(kāi)關(guān)的導通時(shí)間。

此方法利用輸入、輸出電壓的變化來(lái)改變線(xiàn)圈電流的梯度，其結果是LED電流值也變化。


[圖3－1] LED電流波形（峰值檢測控制）

[圖3－2] LED電流波形（平均值控制）

要解決這一問(wèn)題，應不用峰值電流來(lái)控制LED電流，而須用LED電流的平均值來(lái)控制（平均電流控制）。
但是，平均電流控制用一般情況下使用的模擬電源控制方式難于實(shí)現，外接元器件數量有增加的趨勢。
這次開(kāi)發(fā)的BD555AKFV采用數字電源控制技術(shù)，不增加外接元器件的數量，只需檢測線(xiàn)圈的電流即可解決上述課題。（圖4）

[圖4] 帶可控硅調光的LED照明用驅動(dòng)器IC BD555AKFV 框圖
由于采取數字電源控制，與輸入、輸出電壓無(wú)關(guān)，可以實(shí)現對LED電流的平均值進(jìn)行控制（圖2)。它是對線(xiàn)圈電流進(jìn)行采樣（A/D轉換）從而數字化，根據采樣數據進(jìn)行峰值電流的運算以使LED電流的平均值保持恒定。然后，將此運算結果進(jìn)行D/A轉換，反饋到檢測峰值電流的比較電路（圖3-2)。羅姆使用這種方法從而完全實(shí)現了數字控制，這屬于業(yè)界首創(chuàng )。

雖然開(kāi)關(guān)電源采用的數字電源控制方式備受關(guān)注，但因為通常要使用DSP而存在“電路規模大（成本高）”、“功耗大”等問(wèn)題，難以應用于LED小型照明。BD555AKFV特別針對LED照明功能開(kāi)發(fā)出專(zhuān)用邏輯，解決了數字電源的弱點(diǎn)——電路、功耗增大的問(wèn)題。

數字電源控制的特點(diǎn)是除了平均電流控制功能之外還可以有效地利用調光功能。“BD555AKFV”與“可控硅調光”、“PWM調光”和“線(xiàn)性調光”3種調光方式兼容，能夠適應具備多種調光功能的照明器具。

帶可控硅調光功能的LED照明用驅動(dòng)器IC

業(yè)內存在讓LED照明燈與原有照明器具所用的調光器組合使用的需求。原有的調光器是使用可控硅等開(kāi)關(guān)元件截取交流輸入電壓的一部分，根據它的相位角來(lái)調節亮度的調光方式，被稱(chēng)為可控硅調光器。
可控硅調光器在可控硅處于導通狀態(tài)時(shí)必須使保持電流持續流通；一旦保持電流下降，可控硅便關(guān)斷了。由于LED照明燈與原有照明燈相比，功耗極低，所以使可控硅的保持電流下降，調光器就往往會(huì )因此而不定期關(guān)斷從而發(fā)生閃變（閃爍）現象。（圖5）

[圖5] 可控硅誤動(dòng)作時(shí)的波形

為了防止出現這種閃爍現象，需要有能夠確保保持電流恒定的泄放電路，各制造廠(chǎng)商采用各種各樣的方式構成泄放電路。BD555AKFV內置有羅姆獨創(chuàng )的泄放電路，采取了避免無(wú)謂損失的措施。

但是，即使裝載了確保保持電流恒定的泄放電路，還是有不能防止可控硅調光器引發(fā)誤動(dòng)作的情況出現。其原因是因為可控硅接通時(shí)使輸入電容充電的沖擊電流會(huì )造成大的瞬變，保持電流瞬間下降從而造成可控硅關(guān)斷（圖6）。

[圖6] 可控硅接通時(shí)的順變電流

采取防止瞬變的措施會(huì )致使效率下降，此課題不是可以簡(jiǎn)單解決的。羅姆對突然發(fā)生的瞬變所采取的應對方法是利用數字控制避免產(chǎn)生閃變。

傳統方式是把經(jīng)過(guò)電容變成平滑的可控硅相位角檢測電壓輸入到調光解碼器。

電容雖然有濾除瞬變造成的誤動(dòng)作的效果，但無(wú)法完全消除100Hz/120Hz低頻區發(fā)生的誤動(dòng)作，還是會(huì )有閃變。

BD555AKFV在IC內部裝置有數字濾波器，解決了上述問(wèn)題。BD555AKFV對相位角進(jìn)行采樣，將數字的樣值存入存儲器。在調節調光亮度之前使樣值通過(guò)特別針對可控硅調光而設計的數字濾波器，完全屏蔽可控硅調光器突然發(fā)生的誤動(dòng)作生成的差錯值，防止閃變。（圖7）

[圖7] 可控硅調光器誤動(dòng)作時(shí)BD555AKFV的LED電流波形

今后

羅姆開(kāi)發(fā)出最適合形式多樣的LED照明器具的LED驅動(dòng)器IC,有助于LED照明的普及。以這次介紹的數字電源技術(shù)與調光技術(shù)為主，今后還打算利用各種技術(shù)，形成內置功率改善電路等品種豐富可供用戶(hù)根據各種不同用途進(jìn)行選擇的產(chǎn)品線(xiàn)。