关于LED交直流驱动电路设计分析和应用
led需要在直流（dc）下工作；然而，交流电流（ac）是长距离传输电力的最有效方式。基于这一原因，设计人员需要认真应对这一挑战，根据现成的ac将其合理的转换成可用于led照明应用的dc。本文将揭示ac到dc线驱动的问题，以及电子元件供应商目前的解决方案，为led在一个充满交流的世界中提供其需要的直流电。
背景
驱动led系统的最简单方式是使用一个现成的直流电源，比如电池可以提供所需的驱动电流。以电池作为直流电源有其优势，依据所需的特定电压，led可以在相对安全的电压下工作，这时电路相对简单并且容易设计。目前许多离散的照明级led部署时采用约3伏的直流电压，它们可以串联、并联或者串并组合排列以达到标称电压，从而获取所需光线，并紧密地匹配相应的直流电源。尽管dc是驱动led的一个很好的方式，但直流配电系统很少适用于一般照明灯具。
与此相反，交流电普遍存在于家庭、工业、办公室和建筑物中——通常将其放置在靠近led照明系统所在的地方。交流系统需要比dc更复杂的电路设计，因为必需在某个阶段将交流转换直流。ac到dc线驱动器的转换是led照明行业目前面临的一个共同挑战，因为它需要应用于几乎所有应用的led实现中，随着它取代其它的技术，如白炽灯、荧光灯和卤素灯，这一问题越来越受到重视。
目前的解决方案
许多电子和led公司为应对这一挑战，目前正努力提供led相关的产品，这些产品支持led照明应用所需的交流到直流的直接转换。首批进入这一市场的厂家和相应产品的是首尔半导体的acrich产品线。目前正销售的是acrich2，这是一个带功率状态ic的完全集成模块。它可用于交流驱动应用，并且也不需要传统的开关模式转换器，因为它可以通过两根引线直接连接到交流电源。它采用了螺纹式线性拓扑结构。这些led模块也具备高功率因子，可以在许多照明应用中取得最佳的节能效果。首尔半导体已发布了acrich3，将提供更多改进，包括降低闪烁。
”
设计工程师应该知道在应用中可以容忍多少led纹波电流。ac到dc转换直接线方案中，用户注意到的一个常见问题是闪烁。闪烁是由ac线信号的频率产生的，依据于具体的国家，通常这一频率为50-60赫兹。在螺纹式线性方案中100％的电流纹波案例会导致频闪（闪烁）效应，用户在使用时出现生理排斥问题，并且对存在旋转机械的工作环境产生危害。美国能源署发布的固态照明技术简介：闪烁中写道：“led闪烁的问题主要由led驱动器造成。”
在过去几年，更高电压的led已经开始出现，并且扩大了led照明的范围。这种更高电压led的推出刚好迎合了人们对更高效led照明系统功效的期望。这些更高电压的led通常工作在10-50v的直流电压范围内。
其中的一个示例是cree公司的新一代高电压led产品xlampmh-b。它们是新一代高功率led，能够比中等功率（0.5w@，典型值）的led以更有效的方式提供低成本系统。它们采用5 x 5毫米的封装，其典型正向电压（vf）为37vdc@0.12a，以及0.175a（imax）的最大驱动电流（最大功率7w）。由于交流线驱动系统的固有更高电压，大量新型电子产品可以将ac变换为dc并且输出较高的直流电压，以适应正在开发的这些新型led。例如，大约四（4）个这样的产品串联在一起接近美国交流线（4×37vdc=148vdc）的电压峰值。
一种创新方式
德州仪器一直在努力从事ac到dc转换的线驱动研发。德州仪器拥有屡获殊荣的完整产品组合，包括led驱动器和解决方案，帮助照明开发商灵活地优化他们的设计，以应对这个活力无限市场的苛刻挑战。最近德州仪器推出了一对新产品，提供了更优、更简单的方式为led照明系统实现ac到dc的转换。今天德州仪器交流方案相比所有已知竞争对手的明显优势是，可以实现低led电流纹波，从而消除闪烁问题。
德州仪器tps92411 100v悬浮mosfet开关（下图）是通过ac电源来驱动led的高性能方案，可提供高功率因子（pf），低总谐波失真（thd）和低电流纹波。该产品旨在解决和减少闪烁引起的生理和安全问题。它的解决思路如下：仅使用交流电，然后在内部设计中增加存储电容器从而缓冲所产生的能量，以二进制开关结构下的受控方式进行交流到直流的变换，在调制深度上有所减少。该方法的期望优点是降低闪烁指数——从而化解潜在的生理和安全问题。在螺纹式线性设计中电流基于“连通”电流步进。这通常提供了良好的pf校正（> 0.9），但thd很糟糕（thd 0.9）和低thd（0.95 pf，良好的线性整流，以及大于80％的效率。设计师寻求更高的可靠性可以采用热折返功能，当温度过高时它会自动降低led电流。促进智能、物联网连接的照明是它的一大优势，因为通过传统或rf微控制器（mcu）可以使用暗淡模拟输入来更容易控制光强度。
为获得更进一步的控制、特性和优点，设计师可以在基于mcu的灯具中考虑增加更多的智能控制，比如使用超低功耗16位混合信号微控制器msp430f5172 或simplelinkzigbeecc2530片上系统（soc）解决方案，以应对802.15.4，zigbee和rf4ce应用。使用这些产品设计工程师可拥有许多有用的通信、控制和调光功能。
总而言之，需要注意到，led在一个交流为主体的世界中需要转换到直流下工作。led和电子驱动器的供应商通过开发各种方案来解决这一问题，包括（1）通过螺纹式线性ac驱动器直接转换交流电到直流电，（2）为led封装提供一系列电压平台，（3）专门针对闪烁问题开发高性能分立电子元件方案。led和ac线驱动电路的进步在更好地融合，进一步简化了led照明设计。
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与此相反，交流电普遍存在于家庭、工业、办公室和建筑物中——通常将其放置在靠近led照明系统所在的地方。交流系统需要比dc更复杂的电路设计，因为必需在某个阶段将交流转换直流。ac到dc线驱动器的转换是led照明行业目前面临的一个共同挑战，因为它需要应用于几乎所有应用的led实现中，随着它取代其它的技术，如白炽灯、荧光灯和卤素灯，这一问题越来越受到重视。
目前的解决方案
许多电子和led公司为应对这一挑战，目前正努力提供led相关的产品，这些产品支持led照明应用所需的交流到直流的直接转换。首批进入这一市场的厂家和相应产品的是首尔半导体的acrich产品线。目前正销售的是acrich2，这是一个带功率状态ic的完全集成模块。它可用于交流驱动应用，并且也不需要传统的开关模式转换器，因为它可以通过两根引线直接连接到交流电源。它采用了螺纹式线性拓扑结构。这些led模块也具备高功率因子，可以在许多照明应用中取得最佳的节能效果。首尔半导体已发布了acrich3，将提供更多改进，包括降低闪烁。
”
设计工程师应该知道在应用中可以容忍多少led纹波电流。ac到dc转换直接线方案中，用户注意到的一个常见问题是闪烁。闪烁是由ac线信号的频率产生的，依据于具体的国家，通常这一频率为50-60赫兹。在螺纹式线性方案中100％的电流纹波案例会导致频闪（闪烁）效应，用户在使用时出现生理排斥问题，并且对存在旋转机械的工作环境产生危害。美国能源署发布的固态照明技术简介：闪烁中写道：“led闪烁的问题主要由led驱动器造成。”
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