安森美半导体的AC/DC LED驱动解决方案
安森美半导体一直致力于为led照明提供丰富的解决方案，推出各种符合最新led照明标准的产品，包括ac-dc电源ic，dc-dc驱动器，ccr稳流器，恒流恒压(cccv)控制，高压fet， 整流器，数字接口，环境光传感器，保护，电力线通信(plc)调制解调器等等。本文主要介绍用于led照明的ac-dc电源方案及相关电路，帮助工程师应对上述挑战，设计出满足通用照明要求的产品。
安森美半导体led照明方案
图1显示了安森美半导体所提供的完备led照明方案。
图1：安森美半导体led照明方案应用示意图
在安森美半导体用于led照明的ac-dc电源方案中，1至10 w的照明应用中推荐使用ncp1010~5，1至15 w可使用ncp1027/8，这些方案集成了mos管，适用于隔离和非隔离应用，支持次级pwm调光、模拟调光或双亮度等级调光，能效高达75-80%;1至30 w的应用可以使用lv5026、5027、5028，支持隔离方案，典型能效85%左右;1至40 w推荐使用ncl30000，可进行初级可控硅调光，适用于隔离和非隔离方案，隔离方案能效80-85%。40至150 w推荐使用ncl30001，它是一个连续导电模式(ccm)控制芯片，隔离方案的典型能效85-90%;更大功率推荐使用ncl30051。图2是这些方案输出功率与能效的对比。以下将具体介绍这些方案的功能和特点。
图2：led照明的ac-dc电源方案输出功率与效率的对比。
针对1至30 w功率ac-dc应用的lv5026/27/28系列led控制器
该系列是安森美半导体成员公司三洋半导体的led控制器--lv5026m、lv5028tt和lv5027t，其中lv5026m具有triac调光、pwm调光、模拟调光和功率因数校正功能;lv5028tt只有triac调光和功率因数校正功能。lv5026/7/8 triac调光电路如图3所示。
图3：lv5026/7/8 triac调光电路。
以功能最多的lv5026m为例，它是兼容不同调光的高压led控制器，调光方式为triac、模拟输入或pwm输入，可选择开关频率(50 khz，开路70 khz)。该方案是一个低噪声开关系统，采用5段跳跃模式频率，可阶跃驱动开关;其参考电压可以选择(内部0.605 v及外部输入电压)，具有软启动功能和triac稳定功能。
旨在降低电磁干扰(emi)的pwm控制架构具有优于竞争产品的特性。它采用2阶跃驱动，可显著减少噪声;非恒定周期的5个级别频率可有效消除emi峰值。
低功率ac-dc led电源转换有两种方式，一种是非隔离降压，要求机械式绝缘;其设计及电路配置简单，电路板尺寸小，元件数量少，能效较高，物料单(bom)成本也更低。另一种是隔离反激，采用电气(磁)隔离，易于满足安全要求，磁学设计较复杂，适合较高功率的设计，需要较大的电路板尺寸。
lv5026/7/8用于非隔离a19 led灯，可实现以下产品特性：采用阶跃门驱动方法，具有振荡频率回转功能、高门能力驱动电路、可外部调节参考电压、支持多种调光器(triac调光、数字调光和模拟调光);此外还支持软启动、过流保护、热关闭、过压保护等。lv5027m/lv5028m是lv5026m的简化版本，外部元件数量更少。
图4：lv5026/7/8用于非隔离a19 led灯。
针对要求高能效及空间受限应用的低功率降压方案ncl30100
ncl30100是一款高能效、峰值电流控制自适应固定关闭时间降压控制器，可用于空间及高能效至关重要的低功率及空间受限的应用，如mr16 led灯等。该方案具有振荡频率可调节特性，采用连续导电模式(ccm)，可以省去输出电容，能效更高，并提供自然的led开路保护。使用ncl30100可利用负电流感测，用小型电感降低功率损耗，实现低成本、高能效(100 vac vo=36 v，能效>90%)及元件数量少的应用。
图5：单电压输入降压方案ncl30100。
低功率离线降压方案ncp1015
ncp1015单片开关电源ic能满足交流85-265 vac宽电压输入范围，适合输出功率在10 w以内低功率离线降压led照明设计。这器件提供丰富特性，如软启动、频率抖动、短路保护、跳周期、最大峰值电流设定及动态自供电(dss)等，不仅提升能效，还增强可靠性。在c8和ic的第1脚间加一个电阻可以提高能效，适合小电流、高电压输出。
图6：ncp1015降压方案。
适合降压及降压-升压两种配置的中低功率ac-dc方案ncl30000
采用ncl30000的“平均电流稳流”拓扑结构可以选择两种配置，一种是降压配置(包含抽头电感降压配置)。其电感与led串串联，仅在输入电压大于输出压降时有电流流动;功率因数(pf)及输入电流总谐波失真(thdi%)性能取决于输出压降与输入电压之比(vf/vin)，比例越高，pf越低，比例越高，thdi越高。
另一种是降压-升压配置，电感没有与led串串联，输入电流波形或失真与输出压降无关;固有的led故障保护功能在mosfet短路时提供保护;led正向压降可以高于或低于输入电压;mosfet开关电压应力为输入电压与输出压降之和(vin+vout)。
降压拓扑结构工作原理是，仅在输入电压超过led正向压降(vf)时有电流流过;利用临界导电模式(crm)及恒定导通时间工作提供高功率因数;可直接感测led电流;低环路带宽支持高功率因数工作;mosfet电流等于led峰值电流;mosfet电压应力等于峰值线路电压。
图7是ncl30000高功率因数降压方案应用电路，需要线路可调光时，可根据线路及负载功率调节最大导通时间;兼容triac或尾沿(晶体管)调光器;专用于一种线路电压(120 vac或230 vac)时，可切相调光来优化emi滤波器设计，降低x电容值，将峰值电流减至最小。
图7：ncl30000高功率因数降压方案应用电路。
以下介绍的是基于ncl30000的两个ac-dc隔离电源方案实例。
1) 支持热反走的ac可调光a19 led灯：输入电压为90至135 vac，5 w额定输出功率(10 v @ 500 ma)，可驱动3颗串联led;隔离式热反走，温度上升时线性减小输出电流;功率因数>0.96，能效>77%;针对“能源之星”1.1版整体式led灯要求;兼容triac及晶体管调光器。
图8：热反走ac可调光a19 led灯。
2) ac可调光par30 led灯：可用于输入电压115 v/230 v的灯，11 w额定输出功率(24.5 v @ 450 ma)，驱动串联/3串并联的8颗led;隔离式;功率因数>0.96，能效>83%，针对“能源之星”1.1版整体式led灯要求;兼容triac及晶体管调光器。
图9：ac可调光par30 led灯。
用于中大功率ac-dc led照明应用的ncl30001方案
ncl30001功率因数校正(pfc)可调光led驱动器适用于中大功率应用(功率可达90 w)，如建筑物装饰光。支持的调光有三种方式：1-10 v模拟电压输入(1 v = 最小值，10 v为100%导通时的值);两级双电平模拟调光;以及pwm调光(调光频率范围350 hz至3 khz,调光范围> 10:1)。保护特性包括：输出开路及短路保护、过温保护、过流保护、过压保护和过温反走。
图10：ncl30001用于建筑物装饰光。
用于大功率建筑物装饰光应用的ncl30051方案
ncl30051是一款专用led电源集成电路(ic)，能够为降压dc-dc转换器/led驱动器(如ncl30160)提供恒定电压。这器件集成了一个临界导电模式(crm) pfc控制器及一个半桥谐振控制器，并内置600 v驱动器，针对离线电源应用进行了优化，具备了所有实现高能效、小外形因数设计所需的特性。ncl30051能够用于功率达100 w的建筑物装饰光应用，在修改元件条件下，最大可以支持250 w功率。ncl30051支持的调光方式包括1-10 v模拟电压输入(1 v = 最小值，10 v为100%导通时的值)、两级双电平模拟调光，以及pwm调光(频率范围100至300 hz，调光范围>10:1)。保护特性包括：输出开路及短路保护、过温保护、过流保护、过压保护。
图11：ncl30051用于大功率建筑物装饰光。
此外，安森美半导体的greenpoint®设计仿真工具让设计人员仅用几个步骤即可完成选择产品、确定设计要求、自动产生设计(电路图)、仿真及验证、物料单(bom)及报告、下载报告为pdf文件、保存文件及分享等一系列流程，从而实现快速、易用、高效的led产品开发。
总结
安森美半导体利用在高能效电源及封装方面的核心专长及优势，为led照明应用，特别是通用照明提供了符合各种规范要求控制和驱动器件。这些方案采用独特的led驱动电源架构、模拟及调光技术、反激转换器及非隔离拓扑结构，配合广泛的应用范围，为实现各种通用照明设备提供更多的选择。
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安森美半导体led照明方案
图1显示了安森美半导体所提供的完备led照明方案。
图1：安森美半导体led照明方案应用示意图
在安森美半导体用于led照明的ac-dc电源方案中，1至10 w的照明应用中推荐使用ncp1010~5，1至15 w可使用ncp1027/8，这些方案集成了mos管，适用于隔离和非隔离应用，支持次级pwm调光、模拟调光或双亮度等级调光，能效高达75-80%;1至30 w的应用可以使用lv5026、5027、5028，支持隔离方案，典型能效85%左右;1至40 w推荐使用ncl30000，可进行初级可控硅调光，适用于隔离和非隔离方案，隔离方案能效80-85%。40至150 w推荐使用ncl30001，它是一个连续导电模式(ccm)控制芯片，隔离方案的典型能效85-90%;更大功率推荐使用ncl30051。图2是这些方案输出功率与能效的对比。以下将具体介绍这些方案的功能和特点。
图2：led照明的ac-dc电源方案输出功率与效率的对比。
针对1至30 w功率ac-dc应用的lv5026/27/28系列led控制器
该系列是安森美半导体成员公司三洋半导体的led控制器--lv5026m、lv5028tt和lv5027t，其中lv5026m具有triac调光、pwm调光、模拟调光和功率因数校正功能;lv5028tt只有triac调光和功率因数校正功能。lv5026/7/8 triac调光电路如图3所示。
图3：lv5026/7/8 triac调光电路。
以功能最多的lv5026m为例，它是兼容不同调光的高压led控制器，调光方式为triac、模拟输入或pwm输入，可选择开关频率(50 khz，开路70 khz)。该方案是一个低噪声开关系统，采用5段跳跃模式频率，可阶跃驱动开关;其参考电压可以选择(内部0.605 v及外部输入电压)，具有软启动功能和triac稳定功能。
旨在降低电磁干扰(emi)的pwm控制架构具有优于竞争产品的特性。它采用2阶跃驱动，可显著减少噪声;非恒定周期的5个级别频率可有效消除emi峰值。
低功率ac-dc led电源转换有两种方式，一种是非隔离降压，要求机械式绝缘;其设计及电路配置简单，电路板尺寸小，元件数量少，能效较高，物料单(bom)成本也更低。另一种是隔离反激，采用电气(磁)隔离，易于满足安全要求，磁学设计较复杂，适合较高功率的设计，需要较大的电路板尺寸。
lv5026/7/8用于非隔离a19 led灯，可实现以下产品特性：采用阶跃门驱动方法，具有振荡频率回转功能、高门能力驱动电路、可外部调节参考电压、支持多种调光器(triac调光、数字调光和模拟调光);此外还支持软启动、过流保护、热关闭、过压保护等。lv5027m/lv5028m是lv5026m的简化版本，外部元件数量更少。
图4：lv5026/7/8用于非隔离a19 led灯。
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ncl30100是一款高能效、峰值电流控制自适应固定关闭时间降压控制器，可用于空间及高能效至关重要的低功率及空间受限的应用，如mr16 led灯等。该方案具有振荡频率可调节特性，采用连续导电模式(ccm)，可以省去输出电容，能效更高，并提供自然的led开路保护。使用ncl30100可利用负电流感测，用小型电感降低功率损耗，实现低成本、高能效(100 vac vo=36 v，能效>90%)及元件数量少的应用。
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降压拓扑结构工作原理是，仅在输入电压超过led正向压降(vf)时有电流流过;利用临界导电模式(crm)及恒定导通时间工作提供高功率因数;可直接感测led电流;低环路带宽支持高功率因数工作;mosfet电流等于led峰值电流;mosfet电压应力等于峰值线路电压。
图7是ncl30000高功率因数降压方案应用电路，需要线路可调光时，可根据线路及负载功率调节最大导通时间;兼容triac或尾沿(晶体管)调光器;专用于一种线路电压(120 vac或230 vac)时，可切相调光来优化emi滤波器设计，降低x电容值，将峰值电流减至最小。
图7：ncl30000高功率因数降压方案应用电路。
以下介绍的是基于ncl30000的两个ac-dc隔离电源方案实例。
1) 支持热反走的ac可调光a19 led灯：输入电压为90至135 vac，5 w额定输出功率(10 v @ 500 ma)，可驱动3颗串联led;隔离式热反走，温度上升时线性减小输出电流;功率因数>0.96，能效>77%;针对“能源之星”1.1版整体式led灯要求;兼容triac及晶体管调光器。
图8：热反走ac可调光a19 led灯。
2) ac可调光par30 led灯：可用于输入电压115 v/230 v的灯，11 w额定输出功率(24.5 v @ 450 ma)，驱动串联/3串并联的8颗led;隔离式;功率因数>0.96，能效>83%，针对“能源之星”1.1版整体式led灯要求;兼容triac及晶体管调光器。
图9：ac可调光par30 led灯。
用于中大功率ac-dc led照明应用的ncl30001方案
ncl30001功率因数校正(pfc)可调光led驱动器适用于中大功率应用(功率可达90 w)，如建筑物装饰光。支持的调光有三种方式：1-10 v模拟电压输入(1 v = 最小值，10 v为100%导通时的值);两级双电平模拟调光;以及pwm调光(调光频率范围350 hz至3 khz,调光范围> 10:1)。保护特性包括：输出开路及短路保护、过温保护、过流保护、过压保护和过温反走。
图10：ncl30001用于建筑物装饰光。
用于大功率建筑物装饰光应用的ncl30051方案
ncl30051是一款专用led电源集成电路(ic)，能够为降压dc-dc转换器/led驱动器(如ncl30160)提供恒定电压。这器件集成了一个临界导电模式(crm) pfc控制器及一个半桥谐振控制器，并内置600 v驱动器，针对离线电源应用进行了优化，具备了所有实现高能效、小外形因数设计所需的特性。ncl30051能够用于功率达100 w的建筑物装饰光应用，在修改元件条件下，最大可以支持250 w功率。ncl30051支持的调光方式包括1-10 v模拟电压输入(1 v = 最小值，10 v为100%导通时的值)、两级双电平模拟调光，以及pwm调光(频率范围100至300 hz，调光范围>10:1)。保护特性包括：输出开路及短路保护、过温保护、过流保护、过压保护。
图11：ncl30051用于大功率建筑物装饰光。
此外，安森美半导体的greenpoint®设计仿真工具让设计人员仅用几个步骤即可完成选择产品、确定设计要求、自动产生设计(电路图)、仿真及验证、物料单(bom)及报告、下载报告为pdf文件、保存文件及分享等一系列流程，从而实现快速、易用、高效的led产品开发。
总结
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