基于飞兆半导体FAN100的LED系统设计

摘要：随着高功率LED的出现，LED的使用寿命及电源转换效率成为设计LED照明系统时的主要考虑因素，基于飞兆半导体FAN100设计出高效率、高稳定性的LED照明系统，首先给出了硬件电路，接着分析了电路的性能，最后进行实验仿真。从仿真结果可以看出本系统在温度波动比较大的范围内比较稳定。
关键词：电源设计；LED；宽范围

O 引言
所有发光二极管无论其灯光颜色、尺寸大小或功率有甚不同，只要驱动的电流恒定不变，它们都能充分发挥其性能。发光二极管生产商都会列明产品的规格，例如，数据表上会列出产品在指定正向电流(IF)而非正向电压(VF)驱动下的流明、光束波形及颜色。发光二极管的亮度随电流的大小而不同，且制造出来的发光二极管，其电压与电流曲线稍有差异，因而LED照明的亮度常随电源电压的变动而无法稳定。为维持亮度稳定一致，需要发光二极管恒流驱动器来实现。恒流驱动器可以使得发光二极管工作在固定电流模式，因而亮度稳定性高。恒流驱动器也让发光二极管长期工作在一定电流下，使其维持较长寿命。发光二极管照明优点是节能、安全，但由于恒定电流工作考虑，能耗亦相对增加，因此照明系统设计以低能耗为目标。前面提到恒流驱动器的压降在2 V以内，即是考虑低能耗的设计，若系统的电源端电压与串接发光二极管压降超过2 V以上，则需考虑以电压转换器来达到低能耗目标，但仍维持恒定电流工作模式。低能耗的电压转换器是以开关式方式工作，依据反馈电路控制开关周期，达到稳定输出电压。但为了维持发光二极管恒定电流工作状态，反馈电路是以输出电流来控制转换器开关周期。
目前市场上电源输入系统为两类：一类前端为AC电源输入系统加上后端的电流控制模块，此类产品包括冷冻柜灯条、室内灯具、路灯、台灯、MRl6、ARlll等。另一类为交流电源直接输入系统整合AC／DC转换器和恒定电流线路，此类产品包括E27和GUl0等灯泡型LED灯、PAR灯、T5和T8LED灯管。
本文采用恒流源驱动二极管发光，发光二极管电流减小时，恒流源电路采集到变化(减小)的电流值，进行放大后，传输给控制电路，控制电路对采样信号进行反相处理，输出脉冲宽度增大，宽度增大的输出脉冲驱动功率转换级的功率管，使得次级输出电压增加，这样，串联LED两端的电压也增大，于是，流过发光二极管的电流也增大，这就维持了发光二极管的电流恒定，同样，若由于某种原因，使发光二极管的电流增大时，其控制过程相反，采用恒流源驱动的方法，可克服大功率发光二极管管压降的不一致和因温度特性较差，管子的电流和发光效率变化的缺点。

1 硬件电路
1．1 FANl00简介
FANl00是一个初级端调节PWM控制器，以满足高亮度(high brightness，HB)发光二极管(LED)市场的关键性需求。采用内置专有TRUECURRENTTM技术和严格的恒压(constant voltage，CV)范围，实现最精确的恒流(constant current，CC)控制，而无需使用次级端反馈电路。通过在较宽的电压范围内精确恒流，同样的电路就可以用于数目不同的成串LED，从而提高设计灵活性、缩短上市时间，并延长HBLED的使用寿命。由于这些PSR PWM控制器的高集成度，因此可以节省线路板空间，以配合灯泡外形尺寸不断缩小的发展趋势。
FANl00具有专有的节能模式，提供关断时间调制功能，以线性方式减小轻负载状况下的PWM频率。另外，它们还通过减少次级端反馈电路和组件，最大限度地减小功耗(无负载下待机功耗O．15 W)。所有这些节能特性都是使电源符合严苛的能效法规所不可或缺的。此外，这些PSRPWM控制器更提供了稳健的保护功能如欠压锁定(UV-LO)、过压保护(OVP)和过热保护(OTP)。
1．2 整体电路
整体电路如图1所示。