近年來(lái)，世界上多個(gè)國家制定政策以分階段淘汰白熾燈泡。如中國計劃于2015年60W 以上普通照明用白熾燈泡全部淘汰。熒光燈及緊湊型熒光燈(CFL)的能效比白熾燈高，但含劇毒物質(zhì)汞，存在環(huán)保顧慮。相比較而言，具備環(huán)保優(yōu)勢、近年來(lái)成本穩步下降的高亮度白光LED技術(shù)已經(jīng)快速改進(jìn)，如今在光輸出方面已可與CFL等正面交鋒，并且還大幅提升能效及延長(cháng)使用壽命，適合于白熾燈泡替代等LED通用照明應用。

LED燈泡的驅動(dòng)挑戰及常見(jiàn)驅動(dòng)方法
大多數LED是低壓器件，最適合采用恒定電流驅動(dòng)。要在通用照明應用中最大限度發(fā)揮LED節能優(yōu)勢，就要采用適合的LED驅動(dòng)電路。

圖1：典型LED燈泡剖視圖  
以L(fǎng)ED燈泡為例，典型的LED燈泡包含LED陣列、驅動(dòng)電路、散光罩、散熱片和螺旋燈頭等主要組件。就驅動(dòng)電路而言，高能效LED驅動(dòng)器IC無(wú)疑是其中的重點(diǎn)。因為L(cháng)ED燈泡的形狀固定，散熱受限，采用高能效LED驅動(dòng)器則可幫助將更多電能轉化為光能，幫助散熱。此外，由于LED燈泡空間有限，故須減小驅動(dòng)電子電路的尺寸以使剩余空間增多，同時(shí)增大散熱片面積；較大功率的燈泡尤為如此。不僅如此，LED正在發(fā)生迅速變化，提供多種選擇，這對LED驅動(dòng)器的選擇也構成了挑戰。出于安規、LED選擇等因素，設計人員還須考慮是采用隔離還是非隔離拓撲結構，由此也影響到LED驅動(dòng)器的選擇。                            
一種常見(jiàn)的LED驅動(dòng)器拓撲結構是隔離型反激(見(jiàn)圖2)。這種拓撲結構除了提供電氣安全隔離以外，還能對LED串要求的電流進(jìn)行穩流。安全低壓次級端的電路感測LED電流及電壓，并在安全界限內提供反饋信號，以控制電源轉換過(guò)程。次級端元件包括偏置電路、雙運算放大器、精密參考、用于反饋的光耦，以及用于監測LED電流及感測過(guò)壓保護故障的電流及電壓感測電阻等。

圖2：常見(jiàn)的驅動(dòng)LED串的隔離型反激拓撲結構
這種經(jīng)典方案的優(yōu)勢與缺點(diǎn)并存。例如，它可以輕易地實(shí)現高精度的穩流，且能夠在寬工作范圍及制造差異條件下可靠地工作。但這種方案的次級端控制電路消耗電能，由于此電能未轉化為光，故降低了能效。此外，次級端的元器件在印制電路板上占用空間并增加成本。最后，如果次級端任何元件有故障，仍須把驅動(dòng)器設計成就算有故障也保安全。

克服經(jīng)典方案缺點(diǎn)的新穎的初級端穩流技術(shù)
有利的是，設計人員可以選擇一種新的控制架構，將所要求的LED穩流功能從次級端移到初級端，即采用初級端穩流(PSR)技術(shù)(亦稱(chēng)“初級端控制”)，見(jiàn)圖3。初級端穩流方案無(wú)須光耦，以及次級端恒流恒壓(CCCV)控制環(huán)路元件，如運算放大器、TL431或齊納參考、偏置穩壓器、電流感測電阻及用于過(guò)壓保護的電壓感測等，同時(shí)在初級端維持高穩流精度。這就提供減少元件數量、簡(jiǎn)化PCB布線(xiàn)、節省電路板空間、簡(jiǎn)化LED選擇、提升能效及輕易符合安規等諸多優(yōu)勢。據統計，設計人員通過(guò)消除次級端控制，能夠省去占用寶貴電路板空間的16至18顆甚或更多元件，這對A19 LED燈泡等應用尤為重要。

圖3：新穎的初級端穩流技術(shù)省去次級端控制，提供多種應用優(yōu)勢。

安森美半導體應用初級端穩流技術(shù)的NCL3008x系列LED驅動(dòng)器功能及優(yōu)勢
安森美半導體的NCL3008x系列準諧振初級端電流模式控制器使用初級端穩流技術(shù)，為反激及非隔離降壓-升壓拓撲結構提供高精度的恒定電流，非常適合于LED照明應用。NCL3008x系列目前包括NCL30080、NCL30081、NCL30082和NCL30083。這些器件提供TSOP-6及Micro-8封裝，還可根據客戶(hù)需求提供SOIC-8封裝。NCL3008x系列提供0.8至0.9甚至更高的功率因數，符合美國“能源之星”對輸入功率大于5 W之燈泡功率因數高于0.7的要求。這些器件的引腳數量及功能不盡相同，分別針對不同的細分應用，詳見(jiàn)表1。

NCL3008x系列的關(guān)鍵優(yōu)勢包括：
一流的初級端穩流精度。由于初級端穩流精度高，能夠補償線(xiàn)路輸入電壓變化，不受常規變壓器制造差異影響，可簡(jiǎn)化LED的選擇(無(wú)須使用過(guò)高規格/過(guò)高成本的元件來(lái)滿(mǎn)足流明輸出要求)，能支持2:1輸出正向電壓變化(無(wú)須對LED進(jìn)行編碼，可將一個(gè)驅動(dòng)器設計用于多種產(chǎn)品，且在LED性能提升后還能使用相同的驅動(dòng)器)；
采用準諧振模式工作以提供高能效，僅產(chǎn)生少量電磁干擾(EMI)；
提供強固的保護特性，如過(guò)壓保護/LED開(kāi)路保護、次級端二極管短路保護、過(guò)熱關(guān)閉、輸入欠壓保護、軟啟動(dòng)、短路保護、短路電流感測、提供閂鎖及自動(dòng)恢復版本等。
靈活的產(chǎn)品系列。提供不同功能組合，配合用戶(hù)不同應用需求。

表1：安森美半導體NCL3008x系列產(chǎn)品概覽
這些器件中，NCL30080是簡(jiǎn)單及低BOM成本版本，NCL30081則增加了5步準對數調光功能。NCL30082具備熱反走/過(guò)壓保護及模擬/數字調光功能，還增加了5步準對數調光及軟啟動(dòng)功能。

圖4：NCL30081和NCL30083增加了5步準對數調光功能。

基于NCL3008x系列的A型燈LED驅動(dòng)器參考設計示例
安森美半導體開(kāi)發(fā)了基于NCL3008x系列的多種LED A型燈參考設計。測試顯示，這些設計提供高穩流精度、高功率因數及高能效。
基于NCL30082B1的初級端反饋、高功率因數、TRIAC可調光A型燈LED驅動(dòng)器設計

圖5
基于NCL30080的初級端反饋、反激拓撲結構A型燈LED驅動(dòng)器設計

圖6
基于NCL30082/3的初級端反饋、分步調光、反激A型燈LED驅動(dòng)器設計

圖7

總結：
安森美半導體針對交流供電LED照明應用開(kāi)發(fā)了專(zhuān)有的初級端恒流控制技術(shù)，并應用在NCL3008x系列目前已有的4款高能效諧振模式初級端控制器上。這系列產(chǎn)品提供多種應用優(yōu)勢，能夠幫助設計減少元件數量、節省電路板空間、提升能效、簡(jiǎn)化LED選擇及提供高能效，且提供優(yōu)化的功能組合，以應對客戶(hù)不同應用需求。