2011年是LED照明行業(yè)高速發(fā)展的一年，世界各國政府的大力推動(dòng)促使其蓬勃發(fā)展。近來(lái)，熒光粉的離奇大幅漲價(jià)，導致熒光燈成本的增加；LED光源的制造技術(shù)大踏步發(fā)展，使其成本快速下降；日本震后核電問(wèn)題使得震后重建市場(chǎng)對LED燈具的需求快速增長(cháng)。目前，各國政府繼續加強淘汰白熾燈的力度，例如，歐洲規定2009年年底開(kāi)始禁用100W白熾燈，2010年年底開(kāi)始禁用75W白熾燈，這無(wú)疑又是給LED照明市場(chǎng)帶來(lái)巨大的機會(huì )。伴隨LED照明驅動(dòng)電源恒流控制技術(shù)的進(jìn)步和LED光源價(jià)格的不斷降低，LED照明與千家萬(wàn)戶(hù)的距離進(jìn)一步拉近。 

LED照明驅動(dòng)電源恒流控制技術(shù)的進(jìn)步，主要體現在以下幾個(gè)方面：1）芯片外圍控制電路的不斷簡(jiǎn)化，主級側恒流技術(shù)(PSR)已經(jīng)趨向成熟；2）芯片的恒流精度不斷提高，為降低生產(chǎn)的偏差、提升電源大批量生產(chǎn)的可靠性提供有力的保障；3）LED照明專(zhuān)用單級APFC芯片的出現和技術(shù)成熟，使得電源的體積和成本的進(jìn)一步下降。順應LED照明市場(chǎng)的發(fā)展趨勢，豐明源半導體(BPSEMI)在2011年推出了主級側恒流控制(PSR)的BP31XX系列的驅動(dòng)芯片。如適用于PSR隔離方案的BP3102、，BP3105、BP3108，以及單級APFC控制BP33XX系列的驅動(dòng)芯片BP3309和BP3308。 　　

創(chuàng )新的LED驅動(dòng)電源芯片設計技術(shù) 

目前LED照明燈具的驅動(dòng)電源對變壓器、電感器參數的要求十分高，為求精準需花費大量的人力和財力才能實(shí)現，工業(yè)化生產(chǎn)成本很難進(jìn)一步下降。通過(guò)對LED驅動(dòng)恒流源芯片設計技術(shù)的創(chuàng )新和突破，新的解決方案可以在LED燈具驅動(dòng)電源實(shí)際應用時(shí)，輸出電流對變壓器和電感的電感量和LED的VF等參數不太敏感。創(chuàng )新技術(shù)的關(guān)鍵是優(yōu)化芯片算法語(yǔ)言。圖1展示BP31XX系列主級側恒流控制的一種新的原理，從圖中可以發(fā)現，芯片控制輸出電流峰值，并通過(guò)輔助繞組反饋，使得退磁時(shí)間和芯片開(kāi)關(guān)周期的比例固定，這樣就可以使得輸出電流與外圍的電感量偏差和輸出電壓的偏差無(wú)關(guān)，而LED的VF值的偏差和電感偏差正是批量生產(chǎn)面臨的最大的問(wèn)題。通常來(lái)說(shuō)，批量生產(chǎn)的變壓器電感量和LED的VF都會(huì )有5~10%左右的偏差。而B(niǎo)P31XX系列的LED照明恒流驅動(dòng)電源，批量精度可達3%以?xún)�，可以容許變壓器和電感參數有較大的允差，這就降低了規模工業(yè)化生產(chǎn)的成本并促進(jìn)流水線(xiàn)的持續快速生產(chǎn)。 

圖1 BP31XX系列主級側恒流控制技術(shù)工作原理。

BP31XX的應用電路十分簡(jiǎn)化，周邊需要的零件很少，符合低成本、工業(yè)化生產(chǎn)的理念。圖2是典型應用電路，采用主級側恒流技術(shù)后，次級的反饋電路不再成為電源體積和成本方面的障礙，這給那些對于電源體積要求極為苛刻的場(chǎng)合帶來(lái)了極大的便利，如球泡燈、GU10射燈等。傳統的光耦反饋結構還存在光耦老化和很難過(guò)安規測試的問(wèn)題，對于球泡燈內部60-90℃的應用環(huán)境溫度來(lái)說(shuō)，可靠性問(wèn)題更成為生產(chǎn)廠(chǎng)商和客戶(hù)關(guān)注的焦點(diǎn)。主級側恒流技術(shù)的成熟，特別是創(chuàng )新的驅動(dòng)電源芯片設計技術(shù)，使得應用電路對變壓器和電感的某些難以質(zhì)控的參數變得不敏感，對于LED照明電源和燈具廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)，既方便提高產(chǎn)品性能，又可降低成本，是一種雙贏(yíng)的選擇。 

圖2 BP3105的典型應用電路

盡管電路周邊零件器件減少了，但電源電路設計者需要選擇高品質(zhì)的有限器件，如MOS的耐壓要高，電解電容器要采用高密封性、高抗水合處理能力、高抗過(guò)載能力的，125℃ 10000小時(shí)的長(cháng)壽命產(chǎn)品，以適應長(cháng)期在高溫環(huán)境下工作。

LED照明專(zhuān)用的單級APFC芯片 

LED恒流驅動(dòng)電源的另一個(gè)熱門(mén)趨勢就是含自動(dòng)高功率因數補償、低諧波的單級APFC控制芯片。美國能源之星標準對于5W以上固態(tài)照明燈具有具體明確的PF值的要求。因此，今年來(lái)LED照明燈具廠(chǎng)家對單級APFC芯片的需求大大增加�，F有的單級PFC芯片由于不是為L(cháng)ED照明專(zhuān)門(mén)設計的，普遍存在一些缺陷，如較長(cháng)的啟動(dòng)時(shí)間、需要光耦和外部基準反饋、原邊反饋的批量生產(chǎn)電流精度差等等，使得目前以6562和7527為代表的APFC恒流方案繼續被大量使用，這樣對于LED照明驅動(dòng)電源體積和成本近一步減小都比較困難。因此，新的LED照明專(zhuān)用單級APFC的方案也是LED照明燈具行業(yè)所祈求的。 

BP3309是新一代LED照明專(zhuān)用單級APFC芯片，圖3是BP3309的典型應用電路，芯片主級側恒流控制(PSR)，無(wú)需次級光耦和TL431等反饋電路；該芯片采用專(zhuān)利的源級驅動(dòng)技術(shù)，啟動(dòng)時(shí)間很短，在85VAC，1M歐姆啟動(dòng)電阻的條件下小于200ms的啟動(dòng)時(shí)間，提高系統效率；采用LED照明燈具必須的軟啟動(dòng)無(wú)過(guò)沖技術(shù)；芯片具備的保護功能齊全，自帶短路保護、開(kāi)路保護、過(guò)壓保護、欠壓保護、過(guò)溫保護、取樣電阻短路保護，當故障解除時(shí)，芯片可以自動(dòng)恢復正常工作。另外，BP3309芯片解決了線(xiàn)性調整率，負載調整率，批量恒流精度的偏差的問(wèn)題(如表一)。這樣的LED電源驅動(dòng)方案能夠符合企業(yè)大批量生產(chǎn)的要求，先進(jìn)的PSR單級APFC方案與傳統的付邊反饋方案相比既節省電源的空間和成本，又提高了可靠性。 

圖3 單級APFC的BP3309典型應用圖。

表1 BP3309的線(xiàn)性調整率和負載調整率

本文小結 

隨著(zhù)LED照明產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展以及各國能源標準的出臺，在保證轉化效率的前提下，LED照明的電源的發(fā)展將繼續朝著(zhù)更小體積、更少元件、更高精度、更利于生產(chǎn)的方向發(fā)展，因此，新的電源芯片恒流控制技術(shù)以及單級APFC技術(shù)的進(jìn)一步完善成熟，對于LED照明電源性能的提升和成本下降、體積的縮小起到非常顯著(zhù)的作用。