LED技術推動了照明領域的一場革命。結合小型、低功耗、高可靠性和低成本，使得照明可以在不可能用白熾燈或熒光燈技術的地方實施。因此，LED照明在辦公室、家庭甚至在我們的車上激增。

目前固態(tài)照明方案的主要缺點不是LED本身，而是提供照明能量的電源。這些開關電源（SMPS）的預期壽命比LED短得多，這主要是因為它們所含的磁性元件和電解電容器的使用壽命。此外，含有風扇等有源冷卻設備的開關電源尤其易受早期故障的影響。另一個缺點是SMPS通常體積龐大，是電磁干擾（EMI）的主要來源。考慮到它們的尺寸和通常有限的照明安裝空間，它們不太可能與LED安裝在相同的PCB上，因此需要互連和引線，這是另一個潛在的故障來源。

然而，電力技術和拓撲的最新進展包括交流直接驅動（DACD）電源方案的出現。這種新的方法完全無需傳統(tǒng)的SMPS，在成本、體積、使用壽命和可靠性方面提供多種優(yōu)勢－然而，并不是所有的DACD方案都是相同的。

DACD拓撲

所有DACD方案的共同之處是輸入整流橋，使用經典的4個二極管配置，將50／60 Hz輸入交流波形校正為100／120 Hz半正弦波。峰值幅值從110 V交流輸入的155 V左右變化到230 V交流輸入的325 V，但原理保持不變。

用于LED驅動的DACD拓撲通常分為兩種配置，每一種都各有優(yōu)缺點。

圖1：典型的DACD拓撲及其主要的特點

這兩種方法都支持采用單板方案，而不是SMPS方案所需的雙板方案。分流型DACD采用單片集成電路，降低了物料單（BoM）成本。它還具有易于擴展的優(yōu)點，但散熱性能相對較差。

相比之下，旁路類型傾向于使用多個集成電路，因而導致更高的BOM成本。而這種方法更適合于需要許多LED串的應用。與分流法相比，雖然擴展性有限，但電氣性能更好，總諧波失真（THD）通常小于10％，而分流法為30％左右。

雖然與傳統(tǒng)的開關電源法相比，這些DACD法是個顯著進步，但它們并不是驅動基于LED的現代應用的完全理想的方案。目前市場上有許多基于IC的DACD方案，但這些方案在穩(wěn)壓、散熱性能、耐浪涌性能、調光能力和成本方面都可改進。

圖2：基本工作波形和電路圖

圖2顯示了DACD方案的基本工作模式。當交流線路電壓通過半正弦時，IC內的開關指示電流（ILEDn）照亮每個LED。但這種線性開關法有一個主要的缺點，即高THD。

最新的好方法

最新的DACD方案之一是安森美半導體的NCL30170。基于分流拓撲，它提供了前述的這種方法的所有優(yōu)點，包括：是單個IC方案，具有較低的BoM成本和易于擴展功率。但這種新方案的一個獨特特性是能夠驅動多個外部MOSFET開關，從而支持連接多個LED串；NCL30170是市場上首個能夠這樣做的產品。因此，功率可從10W擴展到200 W，連接的LED串的總數和外部開關僅受最高功率水平的限制。

圖3：NCL30170是單輸出、多串、分流DACD方案

在大多數應用中，盡管電源電壓波動，但LED亮度保持不變是很重要的。通常，DACD驅動器能夠實現±10％的穩(wěn)壓－安森美半導體的新器件達到±1％，這是非常顯著的提升，從而確保連接LED的持續(xù)光輸出。

NCL30170用一種專有的方法來調節(jié)電流，而不是用于傳統(tǒng)DACD方案的線性方法。電壓觸發(fā)點保持不變，但以這樣一種方式調節(jié)電流使其不再是一個階梯形狀，從而產生平滑的正弦波電流（如圖4右圖所示），導致低于10％的極佳的THD水平。

Conventional Shunt Type：傳統(tǒng)的分流類型

Stepped input current：階梯式的輸入電流

Sine input current：正弦輸入電流

圖4：專有的電流平滑／整形提供平滑的正弦波形

除了極佳的THD，NCL30170還提供領先行業(yè)的功率因數校正（PFC）性能，超過0．98。

有效調光的重要性

在許多應用中，能進行LED調光很重要，可通過脈寬調制（PWM）技術（通常稱為切相）或模擬控制來實現。PWM提供寬范圍的調光能力，但也有明顯的缺點，包括閃爍，這已被證明會導致處于這種視線環(huán)境的人頭痛。高電平的PWM調光也會導致室內應用中尤其不受歡迎的可聞噪聲。

雖然許多DACD方案可調低到10％，NCL30170能夠提供5％的模擬調光，從而滿足具有挑戰(zhàn)性的現代應用的需要。該器件在整個調光范圍內保持穩(wěn)壓，從而確保即使在低功率下，從LED發(fā)出的光仍然保持不變。

對于使用TRIAC的切相調光，NCL30170強大的PWM性能確?；谒恼彰鞣桨阜浅＿m合于改裝應用。

總結

LED照明在當今照明方案中占很大比例。由于現代應用的低功耗、低成本和小尺寸要求，這比例將增長；用更加靈活和通用的LED照明改裝舊的白熾燈裝置也將是未來增長的重要推動力。

直到最近，SMPS一直被用于為LED裝置供電，但存在耐用性和使用壽命的問題，而且體積龐大，使在受限空間安裝LED方案變得復雜和受限。

最近，DACD已成為一種為LED串供電的可行技術。這項技術解決了SMPS的許多缺點，特別是耐用性和使用壽命、大小和成本，且未來將大大促進更多的LED照明裝置。現在，如安森美半導體的NCL30170這樣的器件有助于交流直接技術提供應用所需的性能、靈活性和耐用性，用于許多終端市場領域。

（作者：安森美半導體照明細分市場營銷經理James Lee）