關于打造高PF、低THD的LED電源驅動方案的分析和介紹

要用LED作照明光源就要解決首要的電源驅動問題。

針對消費類的面板燈、筒燈、投射燈等LED照明方案，機智的英飛凌工程師基于PFC + 數(shù)字DC~DC恒流的想法，設計了一個高效率、高彈性、高安全性的解決方案。

1 PFC功率因數(shù)校正

PFC，是指功率因數(shù)校正。功率因數(shù)可以衡量電力被有效利用的程度，當功率因數(shù)值越大，代表其電力利用率越高，好的驅動電源PF值可以做到0.95以上。比如，在一些電源的應用領域，特別是歐洲，對電源有功率因數(shù)的要求，以降低對電網(wǎng)的干擾。

對比到LED，要做到高效、節(jié)能、環(huán)保，在驅動電路使用PFC就必不可少！針對PFC的功能，工程師挑選了功率因數(shù)校正轉換器TDA4863-2，最直接的作用是交流電源輸入、變換為直流電源輸出。

TDA4863-2典型應用

PFC這邊的MOSFET，則挑選了IPD80R2K8CE，其作為800V CoolMOS CE系列的產(chǎn)品，是具有800伏擊穿電壓的英飛凌高性能器件。該器件根據(jù)超級結(SJ)原理設計而成，在不犧牲易用性的同時，提供了快速開關型SJ MOSFET的全部優(yōu)點。

IPD80R2K8CE的優(yōu)點：

1）高效率和高功率密度

2）卓越的性價比

3）高可靠性

4）易于使用

2 數(shù)字DC~DC直流降壓

數(shù)字DC~DC，簡而言之，就是數(shù)字化的直流電源降壓器，并設計為一個恒流源，提供輸出電流控制。在綜合了各方面的考慮后，工程師挑選了ILD2111做直流降壓控制器，MOSFET采用了IRFR120N。

英飛凌的ILD2111是一款高性能可配置的數(shù)字化降壓（Buck）控制器，設計成恒流源與智能輸出電流調(diào)節(jié)，可針對10至150 W的LED驅動提供輸出電流控制。因此，這款控制IC可滿足不同消費類LED照明的需求。

ILD2111只需少量外部元件。輸出電流可由電阻輕松且準確地設置，并且兼容LEDset接口。這款控制IC能實現(xiàn)低至1%的無閃爍PWM調(diào)光。它還可以自動選擇工作窗口，從而根據(jù)開關頻率和輸出電流紋波以最佳方式對不同負載進行穩(wěn)壓?？刂破鞯妮敵鲭妷簽?5到55 VDC。此外，大量的用戶可配置保護功能，包括欠壓和過壓、短路、過流或過溫等等保護。

ILD2111管腳圖示

而IRFR120N，則是較為普遍的N溝道功率MOSFET，十分簡單易懂，這里就不詳述了。

至此，上述提及的四樣核心器件就準備完畢了！接下來請看工程師們?nèi)绾尾俚峨娐穲D設計。

該方案使用的英飛凌物料清單

3 強大的設計nice design

抱著點亮萬家燈火的理想，工程師們經(jīng)過了無數(shù)日夜的思索、設計與修正，一次次的調(diào)試、測量與檢驗；終于，我們的方案出爐了。

此方案由兩級組成，前級是TDA4863-2作為控制器的單級PFC反激實現(xiàn)的恒壓電路，具有穩(wěn)定可靠的特點，高PF，低THD。后級是英飛凌創(chuàng)新的數(shù)字控制DC/DC控制器ILD2111的恒流電路。

20W PFC+數(shù)字DC/DC恒流LED驅動方案

方案實物圖

該電路可用電腦通過UART接口配置重要參數(shù)，支持電阻設置多達16檔輸出電流，支持外部PWM信號進行調(diào)光，并能運行在連續(xù)導通模式，自動選擇最佳開關頻率匹配輸出電流紋波，達到最高效率。同時具備過載、開路、短路以及智能過溫保護功能，使得安全性也得到了保障。

該驅動方案的整體性能指標

從上圖，我們可以看到整機效率達到82%，總諧波失真<15%，表明這是具有實用價值的方案。這無疑也是一種高擴展性的方案，有利于驅動電源的平臺更集中。如果你有想法，不妨嘗試從該方案入手，再進行適當?shù)男薷摹?/p>