符合“能源之星”固态照明要求的离线高功率因数TRIAC调光LED驱动器参考设计

　　2)其它设计要求

　　确定了基本设计要求，就需要考虑与终端应用需求有关的其它系统因素。例如，虽然标准中并无要求，但兼容已有线路调光方案很重要。因此，应当针对三端双向可控硅开关器件(TRIAC)壁式调光器来优化设计。TRIAC调光的挑战不少，但有一项因素设计人员可能容易忽略，就是驱动器应当能够能在低斩波(chopped)交流输入波形条件下启动及工作。而且，驱动电源的尺寸应当匹配嵌灯灯具接线盒。还应该注意一项人的因素要求。虽然LED实际上在瞬间之间就发光，但驱动器的设计要留出特定的启动时间。不管是什么LED灯具，这方面的表现都应该不比CFL差，甚至应该更好。所以，我们可以把CFL作为参照基准。“能源之星”CFL灯泡要求中，额定条件下最大启动时间为1秒，因此，我们将就LED驱动器在启动时间方面的设计目标定在0.5秒。由于这个设计面向住宅或商业应用，因此我们定下的规格目标更具挑战性。表2总结了本GreenPoint®参考设计关键的设计目标。

　　表2：关键设计目标。

　　3)设计途径：采用单段式方案提供高功率因数

　　要实现高功率因数、电源能效目标及紧凑的尺寸，有必要使用高功率因数的单段式拓扑结构。由于功率目标较低，传统的两段式拓扑结构(PFC升压+反激转换)就无法满足要求了。因此，我们使用了基于安森美半导体NCL30000临界导电模式(CrM)反激控制器的CrM反激拓扑结构。

　　单段式拓扑结构省下专用的PFC升压段，帮助减少元器件数量，降低系统总成本。但采用单段式拓扑结构，系统也会受到一些影响，如无初级高压能量存储，输出电压保持时间较短。另外，输出纹波较高，必须采用更多的低压输出电容来满足维持要求，及对动态负载反应较慢等。有利的是，这对众多LED照明应用而言不构成问题，因为LED照明应用无系统维持时间要求，而且纹波汇入平均光输出，人眼不会察觉。

　　设计针对高功率因数(PF>0.95)有利于轻松符合SSL灯具的商用照明要求，并使输入电流波形看上去象是电阻型载的波形。这对兼容TRIAC调光非常重要，因为TRIAC调光器原本用于白炽灯，而白炽灯在电路中的作用就象是电阻，即充当电阻型负载。用示波器截取的波形显示，优化设计的单段式CrM反激电源的基本电流波形与输入电压波形保持同相。

　　图1显示的是安森美半导体基于NCL30000的单段式高功率因数反激拓扑结构的简化功能框图。从图1中可以看出，隔离反激的次级端有恒流恒压(CCCV)控制模块。这模块有两个主要功能，一是紧密稳流350 mA的恒定电流，并为初级端提供反馈，用于调节导通时间，对流经LED的恒定电流进行稳流;二是在发生开路事件时，进入恒压控制模式，在故障事件下产生稳压固定电压。开路电压稳压为UL1310 2类电源的60 Vdc最大电压限制。此外，无意中碰到输出短路时，还能限制功率，避免损坏LED。

　　这GreenPoint®参考设计的详细设计过程参见安森美半导体另行提供的NCL3000数据表及两篇设计笔记，参见参考资料[2]至[5]。

　　图1：基于NCL30000的单段式CrM反激LED驱动器GreenPoint®参考设计简化框图。