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12W間jian，屬shu於yu低di功gong率lv應ying用yong。這zhe類lei低di功gong率lv應ying用yong最zui適shi宜yi的de電dian源yuan拓tuo撲pu結jie構gou是shi隔ge離li型xing反fan激ji拓tuo撲pu結jie構gou。不bu利li的de是shi，現xian有you用yong於yu設she計ji這zhe些xie電dian源yuan的de標biao準zhun設she計ji技ji術shu通tong常chang使shi得de功gong率lv因yin數shu(PF)僅在0.5至0.6defanwei。benwenjiangfenxixianyoushejigonglvyinshudideyuanyin，tantaogaishangonglvyinshudejishujijiejuefangan，jieshaoxiangguanshejiguochengjifenxiangceshibufenshuju，xianshizhecankaoshejiruheqingsongfuhe“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yong2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。
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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(de)2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PWMzhuanhuanqidefankuixinhao，quelijiejinhengdingdedianping。zhegedianpinggudingledianyuankaiguanzhongdezuidadianliu。dianyuankaiguandedianliuyoushijiadeshuntaishurudianyachuyibianyaqichujidianganzaichengyidianyuankaiguandaotongshijianchangdulaiqueding。
　　
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；zhegedianyoushurudianyajikaiguanzhouqihuodaotongshijianjieshuqiandechujidianganlaiqueding。youyudaotongshijiandexianzhi，shurudianliujianggensuishurudianyadeboxing，congertigonggenggaodegonglvyinshu。xiangguandianlutujiantu2。


圖2：NCP1014LEDGTGEVB電路圖