LED照明驱动技术的创新发展(上)

     随着白炽灯、荧光灯、节能灯陆续退出照明市场，LED照明光源和LED照明灯具迅速发展，以迅雷不及掩耳之势席 卷世界照明市场，LED产业链因此蓬勃发展。LED灯珠的亮 度不断提高，价格逐步下降；HVLEDs和倒装LED开拓LED 照明新的应用技术；LED驱动电源芯片不断推陈出新，集成 功能更多，性价比更好，应用更方便；塑包铝和高导热塑料 散热器为新一代LED光源和灯具提供了创新设计新空间。
室内LED光源和灯具必然是量大面广的消费电子产品，

图1  室内LED照明驱动主要模式
一定会海量生产，拥有蓝海市场。由于传统照明光源和灯具 预留给LED驱动电源的空间十分狭小，因此LED照明光源和 灯具的驱动电源必须做得十分小巧，驱动电源芯片要求性能 高度集成，以单级芯片为主，这就要求整个驱动电源的方案 不但十分简洁，而且成本低廉；应用电路要求更少的外围器 件，要求LED驱动电源的芯片 + 周边零件的总数少于15个， 甚至少于10个。LED电源驱动电路采用精细小巧的变
压器、 电感器、高度较低的电解电容器，甚至电源驱动电路不需要电解电容器、电感器或变压器。
1 LED驱动电源主要模式
目前，室内LED照明光源和灯具的驱动电源分开关恒流 隔离和非隔离驱动、高压线性恒流驱动等几种模式，RC阻 容降压由于本身功耗较大和不安全、不恒流诸多不良因素已 在淘汰之中。RC阻容降压驱动的优点：电路简单、成本低廉；其缺 点：电网兼容差、输出电流偏小、本身功耗较大、不安全。 开关恒流驱动的优点：性能稳定、高效率、电网兼容强、方 便功能拓展、升压、降压、升降压应用方便自由；其缺点： 体积较大、生产较复杂、成本略高。高压线性恒流驱动的优 点：性能稳定、易自动化生产、无插件大量节省人工；其缺 点：灯珠利用率略低、略有残余工频纹波。室内LED照明驱 动主要模式如图1所示。
LED驱动单级电源芯片要求内置高压MOS管，线电压 补偿、源极驱动、过压/过流/过温保护、开路/短路保护等 LED照明驱动电源必须的技术都要集成在单级芯片之中。室内LED照明光源和灯具的狭小空间限定驱动电源芯片 采用单级芯片，这就要求驱动电源芯片的功能高度集成，电 源控制功能和各种保护功能尽可能地集成在芯片之中，驱动 电源芯片的拓扑结构设计技术必须创新，不断创造新的模式 才能满足LED照明驱动技术的创新发展。

2 非隔离开关恒流驱动已成主流
薄型塑包铝散热器技术和HVLEDs技术的兴起，解决了 AC市电高压经电源变换点亮LED灯珠时内部高压电泄漏对 人体的安全问题，塑包铝散热器简单而轻松地解决了LED光 源和灯具内部高压与外部隔离的技术难点，因此采用应用电

图2  BP2831A非隔离的开关恒流源

图3  升级后的芯片应用方案                                                                                  

图4  BP的隔离开关恒流驱动芯片发展路径
路简洁的非隔离开关恒流驱动电源已经成为通用平价LED照 明光源和灯具的主流电源方案。非隔离开关恒流驱动电源芯 片历经几代的开发更新，如今集成功能更多，应用电路更简 洁，应用成本更低，电源的性价比更有竞争力。
鉴于HVLEDs光源降低了发热，塑包铝散热器简单地解 决了LED灯具内的高低电压隔离，驱动电源的选择以恒流精 度、电源效率、功率因数的补偿(PFC)为主考虑因素，隔离 的开关恒流电源因使用变压器而总体效率一般在70%-88%， 功率因数补偿小于0.9；非隔离的开关恒流电源恒流精度可 达3%-5%，功率因数补偿大于0.9，电源效率大于90%，因此 成为LED照明灯具的首选。非隔离的恒流电源有非隔离的开 关恒流电源和高压线性恒流电源两种。
非隔离开关恒流驱动电源芯片设计已经高度集成化，已将LED驱动电源需要的功能，如宽电压输入高精度恒流输 出、过流保护、过压保护、LED短路和开路保护、CS电阻短 路保护、芯片供电欠压保护等必须的功能已集成在单级芯片 之中，功率输出的MOS管和恒流控制也集成在单个芯片上 了，应用电路十分简洁，周边零件一般可控制在15个以下， 可帮助为终端客户有效地控制材料成本和生产成本。
非隔离开关恒流驱动电源应用方案简洁，而且节省成 本。如图2所示使用非隔离的开关恒流源芯片BP2831A设计 的5W LED球泡灯电源，输出DC80V、60mA，包括主芯片， 整个电路应用的元器件共计15个，电源效率在AC220V、满 载时达92%，电源可通过EMC测试。该电源的PCB板的直径 可小至Φ18mm。(未完待续)