作者：Joe DeNicholas 德州儀器

實現(xiàn)相位可調(diào)光低紋波 LED 驅(qū)動器的最低成本方法是什么？不是開關(guān)穩(wěn)壓器，而是支持動態(tài)負(fù)載的線性穩(wěn)壓器。這里有一些與使用線性離線 LED 驅(qū)動器解決方案有關(guān)的最常見問題。

TPS92411 功能方框圖

1. 為什么照明設(shè)計人員要使用電解質(zhì)電容器？

沒有那種元件能以電解質(zhì)電容器的價位提供相應(yīng)的大容量存儲。如果在制造和裝配過程中經(jīng)過精心挑選、采購和處理，它們可能會非常可靠。事實上，認(rèn)為電解質(zhì)電容器是 LED 驅(qū)動器系統(tǒng)中可靠性最差的元件的這種觀點是錯誤的，因為有四至六種其它元件比電解質(zhì)電容器更容易引起穩(wěn)定性問題。

電解質(zhì)電容器的使用壽命終結(jié)時間通常定義為在電容降低 50% 或等效串聯(lián)電阻 （ESR） 提高一倍的時候，（ESR 的翻倍在這里幾乎沒什么影響，但電容器的使用壽命接近終結(jié)時間，因此它可能不會提升 1 倍）。電解質(zhì)產(chǎn)品的大多數(shù)問題在于低成本反激式電源（例如低成本的 PC 電源）可將極高的紋波送入有時高達(dá) 85°C 的短使用壽命器件中。

通過大量研究和計算可得出電解質(zhì)產(chǎn)品的實際平均使用壽命。設(shè)計一款在 85°C 以下工作溫度下滿足 50KHrs 應(yīng)用需求的燈泡電路并不難。請注意，提供三個電容器不會將使用壽命縮短 1/3，這是一種損耗機(jī)制，因此使用壽命確實不會縮短。

還應(yīng)注意，反激式／升壓燈泡電源中薄弱環(huán)節(jié)的電解質(zhì)電容器一般是偏置電源。小直徑電解質(zhì)產(chǎn)品使用壽命更短。問題的關(guān)鍵是：電解質(zhì)電容器在使用壽命臨近結(jié)束時不會爆漿，如果您的電路在設(shè)計上能經(jīng)受電容降低和電阻升高，那可能就沒有問題。

所有單級功率因數(shù)校正 LED 電源設(shè)計都將需要電解質(zhì)電容器來減少紋波。電源是不是開關(guān)模式的不重要，但必須將線路頻率紋波降低 2 倍。當(dāng)然，不同的拓?fù)淇商峁└玫募y波性能，但現(xiàn)實情況是市場需要極低成本的電源解決方案，用于替代電燈。因此，我在這里給持否定態(tài)度的人提一個問題：告訴我們大家一種不使用電解質(zhì)電容器但總體材料清單成本不足 1.50 美元的低紋波單級功率因數(shù)校正 LED 驅(qū)動器，因為這是市場需要的。

對于單級功率因數(shù)校正設(shè)計的能量存儲需求，經(jīng)證實德州儀器 （TI） 采用 TPS92411 的浮動開關(guān)架構(gòu)在存儲要求方面與其它單級設(shè)計相同。

2. 取消磁性組件電容器及濾波器電容器有何意義？這樣做有很多優(yōu)勢。首先是成本。硅、塑料和銅比大部分材料要便宜，尤其是鐵磁材料。因此，可以放心大膽地說，在一切都確定時，解決方案包含的硅材料越多、其它“東西”越少，它就越便宜。此外，就調(diào)光性能而言，相位調(diào)光的主要問題之一是在調(diào)光器中的濾波器電路與開關(guān)穩(wěn)壓器的輸入濾波器之間存在諧振。即使是低 EMI 的升壓穩(wěn)壓器，也需要一款至少兩個極點的 EMI 濾波器。預(yù)先最大限度地減少電抗組分，在大多數(shù)情況下都能顯著改善調(diào)光性能、減少閃爍幾率。因此，去掉開關(guān)穩(wěn)壓器及其相關(guān)磁組件具有極大的優(yōu)勢（還有易于設(shè)計、易于通過認(rèn)證以及易于通過傳導(dǎo)與輻射 EMI 認(rèn)證等優(yōu)勢）。

3. 我能使用低成本 TRIAC 調(diào)光器通過 TPS92411 實現(xiàn) 5-100% 的調(diào)光嗎？絕對沒有問題，實際效果非常好，比大部分開關(guān)解決方案還好。

4. TPS92411 有助于達(dá)到與變壓器隔離開關(guān)模式驅(qū)動器相同的 UL 認(rèn)證／LED 安全隔離標(biāo)準(zhǔn)嗎？我們（行業(yè)）最初采用完全隔離的方案，因為我們沒有實施非隔離技術(shù)所需的材料，那個時代已經(jīng)過去了。在北美，現(xiàn)已很少有人仍在使用隔離式驅(qū)動器，因為非隔離式驅(qū)動器能改善總體系統(tǒng)成本與整體效率。請注意國際化 230V 解決方案，以盡快進(jìn)行該技術(shù)升級。

5. TPS92411 能像一般恒流驅(qū)動器那樣適用于各種電壓／電流組合嗎？能否在同等條件下提供選擇任何串聯(lián)／并聯(lián)燈串電壓的相同靈活性嗎？歸根結(jié)底還是成本問題。考慮可調(diào)光性以及效率和成本優(yōu)化時，沒有哪種單級低成本驅(qū)動器不經(jīng)過調(diào)整就能驅(qū)動各種負(fù)載。一定要注意，我們并沒有說線性解決方案（例如基于 TPS92411 的解決方案）在所有方面都強(qiáng)于所有開關(guān)模式解決方案，這也不是我們的目的。我們的努力方向是為市場提供各種用于權(quán)衡性能、成本和復(fù)雜性的解決方案，我們相信這些線性解決方案會在具有適當(dāng)性能的低成本解決方案中扮演重要角色。

6. 我可否進(jìn)行一項設(shè)計，然后像使用開關(guān)一樣，通過簡單的電流傳感電阻器調(diào)整它的最后功率級，以確保針對我的散熱系統(tǒng)優(yōu)化功率級？是的，當(dāng)然可以。

7. TPS92411 可通過 90 至 130V AC 電壓高效工作嗎？可以，能實現(xiàn) 85% 的效率，線路電壓增加后會有所降低，但降幅不會太大。在這種寬泛電壓下，應(yīng)該有大約 3% 的下降（添加一個功率級可將效率提高到 88% 以上，但這需要考慮性價比問題）。

8. 我聽說這種拓?fù)洳贿m合商用燈具目前所需的 0-10V DMX 或 DALI 調(diào)光方案，是真的嗎？沒有哪個單級功率因數(shù)校正 LED 驅(qū)動器不花很大代價就能在較高頻率下進(jìn)行脈寬調(diào)制，否則，就會產(chǎn)生紋波和其它頻閃問題。但它們可以進(jìn)行模擬調(diào)光，而且該拓?fù)湟部梢浴４蟛糠?a href="http://www.1cnz.cn/v/tag/1301/" target="_blank">通信線路必須進(jìn)行輸入輸出電流隔離，該架構(gòu)不會阻礙相應(yīng)的正確實施。

如欲了解有關(guān) TI 浮動開關(guān)架構(gòu)與 TPS92411 的更多詳情，敬請點擊這里。歡迎點擊這里觀看視頻，了解 TPS92411 如何通過取消對電感器或變壓器的需求來簡化 LED 燈具設(shè)計。

原文請參見： http://e2e.ti.com/blogs_/b/powerhouse/archive/2014/02/21/8-common-misconceptions-of-ac-drivers-banished.aspx

編輯：jq