中心議題：

• LED驅動器GreenPoint設計背景
• LED驅動器解決方案

解決方案：

• 在開關段前獲得極低的電容
• 大幅增加輸出電容

隨著高亮度發光二極管(HB-LED)在光輸出
、能效及成本方麵的全麵改善，同時結合小巧、低壓工作及環保等眾多優勢
，LED照明(也稱固態照明(SSL))正在掀起一場照明革命。而在節能環保的趨勢下，LED照明自然也成為眾多規範機構所瞄準的目標。如美國能源部“能源之星”項目的1.1版固態照明標準自2009年2月開始生效，中國的中國標準化研究院也在牽頭攜手相關機構，準備在2010年發布中國版本的LED照明能效標準。
　　
就“能源之星”的新版固態照明標準而言，這標準的一項重要特點是要求多種住宅照明產品的功率因數最低要達到0.7
，其中的一些典型產品有便攜式台燈、櫥櫃燈及戶外走廊燈等。這類LED照明應用的功率一般在1到12Wjian，shuyudigonglvyingyong。zheleidigonglvyingyongzuishiyidedianyuantuopujiegoushigelixingfanjituopujiegou。bulideshi，xianyouyongyushejizhexiedianyuandebiaozhunshejijishutongchangshidegonglvyinshu(PF)僅在0.5至0.6的de範fan圍wei。本ben文wen將jiang分fen析xi現xian有you設she計ji功gong率lv因yin數shu低di的de原yuan因yin
，探tan討tao改gai善shan功gong率lv因yin數shu的de技ji術shu及ji解jie決jue方fang案an，介jie紹shao相xiang關guan設she計ji過guo程cheng及ji分fen享xiang測ce試shi部bu分fen數shu據ju，顯xian示shi這zhe參can考kao設she計ji如ru何he輕qing鬆song符fu合he“能源之星”固態照明規範對住宅LED照明應用功率因數的要求。
　　
設計背景
　　
典型離線反激電源轉換器在開關穩壓器前麵采用全波橋整流器及大電容
，選擇這種配置的原因是每2個(ge)線(xian)路(lu)周(zhou)期(qi)內(nei)線(xian)路(lu)功(gong)率(lv)降(jiang)低(di)
，直(zhi)到(dao)零(ling)
，然(ran)後(hou)上(shang)升(sheng)至(zhi)下(xia)一(yi)個(ge)峰(feng)值(zhi)。大(da)電(dian)容(rong)作(zuo)為(wei)儲(chu)能(neng)元(yuan)件(jian)，填(tian)補(bu)相(xiang)應(ying)所(suo)缺(que)失(shi)的(de)功(gong)率(lv)
，為(wei)開(kai)關(guan)穩(wen)壓(ya)器(qi)提(ti)供(gong)更(geng)加(jia)恒(heng)定(ding)的(de)輸(shu)入(ru)，維(wei)持(chi)電(dian)能(neng)流(liu)向(xiang)負(fu)載(zai)。這(zhe)種(zhong)配(pei)置(zhi)的(de)功(gong)率(lv)利(li)用(yong)率(lv)或(huo)輸(shu)入(ru)線(xian)路(lu)波(bo)形(xing)的(de)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)較(jiao)低(di)。線(xian)路(lu)電(dian)流(liu)在(zai)接(jie)近(jin)電(dian)壓(ya)波(bo)形(xing)峰(feng)值(zhi)的(de)大(da)幅(fu)度(du)窄(zhai)脈(mai)衝(chong)處(chu)消(xiao)耗(hao)
，引(yin)入(ru)了(le)幹(gan)擾(rao)性(xing)的(de)高(gao)頻(pin)諧(xie)波(bo)。
　　
業界有關無源(Passive)功率因數校正(PFC)的方案眾多
，這些方案通常都使用較多的額外元器件，其中的一種方案就是穀底填穀(valley-fill)整(zheng)流(liu)器(qi)
，其(qi)中(zhong)采(cai)用(yong)的(de)電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)和(he)二(er)極(ji)管(guan)組(zu)合(he)增(zeng)大(da)了(le)線(xian)路(lu)頻(pin)率(lv)導(dao)通(tong)角(jiao)，從(cong)而(er)改(gai)善(shan)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)。實(shi)際(ji)上(shang)，這(zhe)個(ge)過(guo)程(cheng)利(li)用(yong)高(gao)線(xian)路(lu)電(dian)壓(ya)以(yi)低(di)電(dian)流(liu)給(gei)串(chuan)聯(lian)電(dian)容(rong)充(chong)電(dian)，然(ran)後(hou)在(zai)較(jiao)低(di)電(dian)壓(ya)時(shi)以(yi)較(jiao)大(da)電(dian)流(liu)讓(rang)電(dian)容(rong)放(fang)電(dian)給(gei)開(kai)關(guan)穩(wen)壓(ya)器(qi)。典(dian)型(xing)應(ying)用(yong)使(shi)用(yong)2個電容和3個二極管，而要進一步增強功率因數性能，則使用3顆電容和6個二極管。


圖1：典型填穀電路。
　　
雖然填穀整流器提高了線路電流的利用率，但並未給開關穩壓器提供恒定的輸入。提供給負載的功率會有較大紋波，達線路電源頻率的2倍。需要指出的是，仍然需要4個二極管來對線路電源整流，使這種方案所用的二極管數量達到7個或10個。這些二極管及多個電解電容增加了方案成本，降低了可靠性

，並占用了可觀的電路板麵積。
　　
另外一種方案是在反激轉換器前采用有源(Active)PFC段

，如NCP1607B。這種方案提供典型性能高於0.98的優異功率因數，但增加了元件數量、降低了效率及增加了複雜性，最適用的功率電平遠高於本應用的功率電平。
[page]　　
解決方案
　　
高gao功gong率lv因yin數shu通tong常chang需xu要yao正zheng弦xian線xian路lu電dian流liu，且qie要yao求qiu線xian路lu電dian流liu及ji電dian壓ya之zhi間jian的de相xiang位wei差cha極ji小xiao。修xiu改gai設she計ji的de第di一yi步bu就jiu是shi在zai開kai關guan段duan前qian獲huo得de極ji低di的de電dian容rong，從cong而er得de到dao更geng貼tie近jin正zheng弦xian波bo形xing的de輸shu入ru電dian流liu。這zhe使shi整zheng流liu電dian壓ya跟gen隨sui線xian路lu電dian壓ya
，產chan生sheng更geng理li想xiang的de正zheng弦xian輸shu入ru電dian流liu。這zhe樣yang
，反fan激ji轉zhuan換huan器qi的de輸shu入ru電dian壓ya就jiu以yi線xian路lu頻pin率lv的de2倍跟隨整流正弦電壓波形。如果輸入電流保持在相同波形
，功率因數就高。提供給負載的能量就是電壓與電流的乘積，是一個正弦平方(sine−squared)波形。由於這種正弦平方波形的能量傳遞，負載將遭遇線路頻率2倍的紋波，本質上類似於填穀電路中出現的紋波。
　　
如(ru)上(shang)所(suo)述(shu)，輸(shu)入(ru)電(dian)流(liu)必(bi)須(xu)保(bao)持(chi)在(zai)幾(ji)近(jin)正(zheng)弦(xian)的(de)波(bo)形(xing)，從(cong)而(er)實(shi)現(xian)高(gao)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)。高(gao)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)的(de)關(guan)鍵(jian)在(zai)於(yu)通(tong)過(guo)將(jiang)反(fan)饋(kui)輸(shu)入(ru)維(wei)持(chi)在(zai)與(yu)線(xian)路(lu)頻(pin)率(lv)相(xiang)關(guan)的(de)恒(heng)定(ding)電(dian)平(ping)，不(bu)允(yun)許(xu)控(kong)製(zhi)環(huan)路(lu)針(zhen)對(dui)輸(shu)出(chu)紋(wen)波(bo)來(lai)校(xiao)正(zheng)。一(yi)種(zhong)選(xuan)擇(ze)是(shi)大(da)幅(fu)增(zeng)加(jia)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)，從(cong)而(er)減(jian)小(xiao)120Hz紋波量，某些應用可能要求使用這種方案。如果頻率高於可見光感知範圍，通用照明應用的LED更能容忍紋波。更為緊湊及廉價的方案是濾除返回至PWM轉(zhuan)換(huan)器(qi)的(de)反(fan)饋(kui)信(xin)號(hao)
，確(que)立(li)接(jie)近(jin)恒(heng)定(ding)的(de)電(dian)平(ping)。這(zhe)個(ge)電(dian)平(ping)固(gu)定(ding)了(le)電(dian)源(yuan)開(kai)關(guan)中(zhong)的(de)最(zui)大(da)電(dian)流(liu)。電(dian)源(yuan)開(kai)關(guan)的(de)電(dian)流(liu)由(you)施(shi)加(jia)的(de)瞬(shun)態(tai)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)除(chu)以(yi)變(bian)壓(ya)器(qi)初(chu)級(ji)電(dian)感(gan)再(zai)乘(cheng)以(yi)電(dian)源(yuan)開(kai)關(guan)導(dao)通(tong)時(shi)間(jian)長(chang)度(du)來(lai)確(que)定(ding)。
　　
安森美半導體的NCP1014LEDGTGEVB評估板經過了優化
，可以驅動1到8顆大功率高亮度LED，如CreeRebel
、SeoulSemiconductorZ−Power®或OSRAMGoldenXR−E/XP−E、Luxeon™XLAMP®Dragon™。這設計基於集成了帶內部限流功能的高壓電源開關的緊湊型固定頻率脈寬調製(PWM)轉換器NCP1014構建。由於NCP1014采用固定頻率工作，電流不能上升到高於某個特定點
；這(zhe)個(ge)點(dian)由(you)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)及(ji)開(kai)關(guan)周(zhou)期(qi)或(huo)導(dao)通(tong)時(shi)間(jian)結(jie)束(shu)前(qian)的(de)初(chu)級(ji)電(dian)感(gan)來(lai)確(que)定(ding)。由(you)於(yu)導(dao)通(tong)時(shi)間(jian)的(de)限(xian)製(zhi)
，輸(shu)入(ru)電(dian)流(liu)將(jiang)跟(gen)隨(sui)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)的(de)波(bo)形(xing)，從(cong)而(er)提(ti)供(gong)更(geng)高(gao)的(de)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)。相(xiang)關(guan)電(dian)路(lu)圖(tu)見(jian)圖(tu)2。


圖2：NCP1014LEDGTGEVB電路圖