低功率LED照明的驱动因素及应用能效方案

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低功率LED照明的驱动因素及应用能效方案：LED驱动器的主要功能，就是在工作条件范围下限制电流，而无论输入及输出条件如何变化。其应用设计面临多种限制条件，如高能效(低损耗)、高性价比、宽环境条件、高可靠性、灵活、符合电磁干扰(EMI)及谐波含量等方面的标准、可改造用于已有应用及能采用传统控制方式工作等。

    低功率LED应用选择的驱动器需要顾及不同的因素，例如：商业和住宅市场对LED灯具在工作温度、使用时长、性能及“能源之星”等行业标准方面的要求并不相同。此外，灯泡替代应用也存在着独特挑战，如LED电源及驱动器的热度限制、尺寸受限及兼容的调光技术等。

    就LED通用照明适用的标准而言，主要有美国“能源之星”要求的功率因数校正(PFC)标准以及欧盟的国际电工委员会(IEC)对总谐波失真的限制标准。其中，“能源之星”V1版灯具标准要求LED照明灯具具备PFC，适用于嵌灯、橱柜灯及台灯等特定产品，但与功率电平无关。这标准要求住宅应用的功率因数(PF)高于0.7，而商业应用高于0.9。为低功率LED照明应用选择适合的驱动器须考虑众多因素，这其中，有关功率因数等行业标准尤为重要。

    以住宅照明的台灯和橱柜灯等应用为例，功率一般在3 W到8 W之间。这样的低功率应用最适合采用隔离型反激拓扑结构。但传统离线反激电源转换器在开关稳压器前面采用全波整流桥及大电容，功率利用率或输入线路波形的PF较低，仅在0.5至0.6的范围。

    这就要引入PFC。如可在反激转换器前采用NCP1607B这样的有源PFC，能提供高于0.98的PF，但增加了元件数量及复杂性，且最适合的功率远高于本应用要求。无源PFC方案众多，可改善PF，但通常都使用较多额外元件，增加成本及电路板占用空间，并降低可靠性。

    高功率因数通常需要正弦线路电流，且要求线路电流及电流之间的相位差极小。修改传统设计的第一步就是在开关段前获得极低电容，从而支持更贴近正弦波形的输入电流。这使整流电压跟随线路电压，产生更合意的正弦输入电流，反激转换器的输入电压就以线路频率的2倍跟随整流正弦电压波形。如果输入电流保持在相同波形，功率因数就高。NCP1014自供电单片开关稳压器采用固定频率工作，电流不能上升到高于某个特定点；这个点由输入电压及开关周期或导电时间结束前的初级电感来确定。由于导电时间的限制，输入电流将跟随输入电压的波形，从而提供更高的功率因数。
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