從白熾燈及熒光燈到更低功率、更長(zhǎng)壽命周期的當(dāng)代LED技術(shù)照明方案的變遷正持續(xù)快速地推進(jìn)。研究公司Strategies Unlimited預(yù)計(jì)，由于LED發(fā)射器提供更高能效及更長(zhǎng)工作壽命，到2016年，固態(tài)改造燈具市場(chǎng)總值將超過(guò)37億美元。這種可能性并不僅局限于通用照明——利用LED照明能夠提供的高度適應(yīng)性優(yōu)勢(shì)，更復(fù)雜的數(shù)字標(biāo)牌及裝飾性照明系統(tǒng)正在越來(lái)越廣泛地應(yīng)用LED照明。然而，如果市場(chǎng)持續(xù)調(diào)整增長(zhǎng)，而且新的應(yīng)用領(lǐng)域被開(kāi)拓出來(lái)，那么，工程師必須完全確保在照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)中指定使用的LED能夠符合極有可能處于的嚴(yán)格環(huán)境或工作要求。

　　白熾燈泡及其電阻型發(fā)光材料掩飾了功率的變化。功率尖峰及浪涌通常不會(huì)立即產(chǎn)生影響，因?yàn)榘l(fā)光材料的緩慢響應(yīng)吸收了尖峰，而光輸出沒(méi)有或只有很少變化。然而，由于吸收了額外功率，發(fā)光材料的壽命也縮短了。固態(tài)照明趨向于對(duì)任何功率變化立即作出響應(yīng)，因而功率尖峰或浪涌將產(chǎn)生更大脈沖或閃光的視覺(jué)后果。因此，LED驅(qū)動(dòng)器電路的設(shè)計(jì)必須能夠應(yīng)對(duì)這些功率變化，使它們不會(huì)影響光輸出或電路的使用壽命。此外，在對(duì)價(jià)格日趨敏感的市場(chǎng)，工程師需要能夠指定不會(huì)妨礙系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)可靠性的元器件。

　　如今市場(chǎng)上有多種不同的照明調(diào)光器，而構(gòu)建一種適合于所有這些調(diào)光器的功率控制方案存在極大困難。通常情況下，此任務(wù)要求的控制系統(tǒng)有賴于使用大尺寸的分立及無(wú)源元件。但這種方案存在不少重要缺點(diǎn)，即：

　　1.涉及的元器件的功率消耗相對(duì)較高;

　　2.這些元件占用可觀的電路板空間，并影響系統(tǒng)的外形因數(shù);

　　3.使用這些元器件后的總物料單(BOM)成本可能較高，可能需要避免這種狀況;

　　4.這類系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)通常較為復(fù)雜，而且很耗時(shí)。

　　這些問(wèn)題使照明設(shè)計(jì)工程師在探求基于更復(fù)雜的功率半導(dǎo)體技術(shù)的高集成度方案。先進(jìn)的線性恒流穩(wěn)流器(CCR)能夠?yàn)楣こ處熖峁┍葌鹘y(tǒng)方法更可靠及更高性價(jià)比的方法來(lái)對(duì)流過(guò)LED的電流進(jìn)行穩(wěn)流。

　　基于CCR的照明控制的要點(diǎn)

　　開(kāi)發(fā)固態(tài)照明控制系統(tǒng)的工程師需要考慮如何保持盡可能高的功率因數(shù)(PF)，同時(shí)還要努力確保總諧波失真(THD)保持在低等級(jí)。此外，為了滿足規(guī)模經(jīng)濟(jì)的要求，控制系統(tǒng)的電壓范圍應(yīng)該足夠?qū)挘乖O(shè)計(jì)能夠應(yīng)用于世界上多個(gè)不同地區(qū)，同時(shí)還不必犧牲THD或PF性能太多。這是一個(gè)極困難的平衡取舍舉措，因?yàn)樵O(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)必須顧及世界不同地區(qū)能夠接受的價(jià)格點(diǎn)及能效等級(jí)。在發(fā)展中國(guó)家，要優(yōu)先保持低成本，而在其它地區(qū)(如歐洲或北美)，遵從環(huán)境法規(guī)表示能效等級(jí)對(duì)總體設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

圖1基于CCR、帶有可調(diào)光接口的低成本照明電路。

　　圖1所示的LED調(diào)光電路基于CCR工作，能夠顯著地提升能效等級(jí)并縮減總體物料單。它能夠配合多種不同調(diào)光器工作。此電路使用了3顆安森美半導(dǎo)體基于專有自偏置晶體管技術(shù)的CCR，其中包括2顆額定電壓為120 V、能夠提供100 mA穩(wěn)壓電流的NSIC2050 CCR，以及1顆旨在限制TRIAC調(diào)光器功耗的NSI5010 CCR。

　　此電路可以劃分為兩個(gè)不同部分，即：

　　1.LED管理一這部分電路接受交流輸入，通過(guò)給輸出電容充電來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以產(chǎn)生直流態(tài)的電壓。

　　2.調(diào)光器管理 這部分電路為調(diào)光器內(nèi)的可控硅整流器(SCR)提供負(fù)載電流，并為串聯(lián)旁路MOSFET提供門極電壓。這串聯(lián)MOSFET的門極驅(qū)動(dòng)在LED處于額定峰值電流時(shí)對(duì)其進(jìn)行脈沖寬度控制(PWM)。2顆NSIC2050 CCR為L(zhǎng)ED發(fā)射器提供過(guò)流保護(hù)和過(guò)壓保護(hù)，而1顆NSIC5010 CCR限制調(diào)光器管理電路的功耗。它將LED的工作與源自TIRAC的信號(hào)進(jìn)行同步。

　　為了提供最優(yōu)性能，當(dāng)電路的輸入電壓處于最小導(dǎo)電角時(shí)，MOSFET的門極電壓(由11 kQ和1.5 kQ兩顆電阻組成的分壓器驅(qū)動(dòng)，見(jiàn)圖1)需要對(duì)應(yīng)于閾值電壓。

　　設(shè)計(jì)中預(yù)設(shè)了這些CCR中的自偏置晶體管，使得固定電流版本的CCR器件提供適宜的電流，及可調(diào)節(jié)電流版本的CCR器件提供較小范圍的電流(通過(guò)使用外部電阻來(lái)選擇電流)。這些器件包含內(nèi)置電壓浪涌抑制及負(fù)溫度系數(shù)特性。它們能夠?yàn)長(zhǎng)ED發(fā)射器提供完整的過(guò)流及過(guò)壓保護(hù)，而僅要求加入極少數(shù)量的外部元器件。

　　CCR的溫度感測(cè)功能使其能夠使用負(fù)溫度系數(shù)特性來(lái)在功率耗散導(dǎo)致變熱時(shí)自動(dòng)穩(wěn)定電流。CCR立即導(dǎo)通，在兩端電壓僅為0.5 V時(shí)提供25%的設(shè)定電流。這使LED事實(shí)上能夠在施加了電源時(shí)立即激活。約1.8V電壓時(shí)穩(wěn)流開(kāi)始，直到器件最大電壓時(shí)仍保持穩(wěn)定電流。

　　通過(guò)使用像本文討論的基于創(chuàng)新自偏置晶體管技術(shù)、在芯片中集成了高度功能性的先進(jìn)的CCR器件，就能夠支持易受沖擊的固態(tài)照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)免受極高環(huán)境熱量和高壓尖峰的影響，同時(shí)還應(yīng)對(duì)影響設(shè)計(jì)的關(guān)鍵“電路板級(jí)”問(wèn)題。系統(tǒng)設(shè)計(jì)要素應(yīng)當(dāng)包括增強(qiáng)系統(tǒng)性能、確保長(zhǎng)期工作、縮減物料單、減小占用的電路板空間，及縮短總體開(kāi)發(fā)時(shí)間