洞悉驱动器特性设计出低电压AC的LED应用设计

有一项额外考虑係针对较小负载设计而生，主要係一次侧变压器的工作可能需要某一个最低负荷，当处在非常小且低功耗的系统中，便须要特别考量此问题。以一个60瓦低电压交流变压器而言，可能需10瓦的负载才能正常运行，而LED装置的效率可根据主电源的供应範围处理该问题。

举例来说，在美国国家半导体的RD-148参考设计中，运用LM3405A展示在12VAC系统下驱动一个3.6Vf、600毫安培的单一LED解决方案。而基于该参考设计架构的LM3405A和LM3407均适用于在较小灯光模组中，因其有较小的封装尺寸(LM3405A採SOT23封装)和极少的外部元件。透过RD-148的实例，将能简易实行一个尺寸为14毫米×21.5毫米的完整解决方案，甚至是更小的解决方案也可能实现。

实现中型阵列系统　热能管理至为关键

目前中型设计(中型阵列，但许多个别系统)已提出最新的进展，藉由使用单一封装的较大多组件阵列就能提高照明输出，且有更好的效率和热能管理技术。欲完成此种设计，可考虑一个10.5伏特的Vf暖白光阵列，和一个典型的640毫安培电流。值得注意的是，维持阵列在典型的电流或适当的热能管理设计，特别能延长产品寿命，甚至是在高温有害的环境中，虽然这对许多IC驱动器是很困难的挑战，但在市场需求的推动之下，可预期不久之后就有大量符合此需求的产品出现。然而，在经过几个设计循环后，产业界便发现许多整合FET的驱动器，对于热能设计有处理上的困难。

承续上述论点，许多整合FET的产品在30℃环境温度下操作，其IC接面点温度超过90℃，这代表元件在外部环境建议的操作温度下，只有35℃的余量(到达150～160℃时就会进入热能关机，但最大的建议操作温度是125℃)，这对热能机械设计来说是很难处理的，故须确保该情况不会在LED的应用上发生。热能挑战迎刃而解　高整合控制器功不可没

总括来说，60℃温差的热能循环(从LED帽到焊接点，一直到驱动板)在设计上并不完美。谈到LED的使用寿命和可靠性，热能永远是必须解决的问题，而图3所示的LM3409控制器就是一个优异的选择，它能让设计者透过各种外部元件将热能排出，以一个低成本的P-Channel金属氧化物半导体场效电晶体(PFET)外部元件为例，藉由使用LM3409就能显着降低系统温度，而其中最热的元件应该是53℃的PFET。

由于LM3409的接面温度是43℃，而所有测试都在30℃环境温度下进行，这表示其拥有充分的热能余量，也使设计者更容易达到热能设计的目标。此外，LM3409係一个高度整合的控制器，特别是用于固定电流的LED驱动应用中，所以只需要少数的外部元件，便可以解决尺寸问题和降低生产成本。

图3 适合中型阵列设计的LM3409採用12VAC系统，可驱动640毫安培电流和10.4伏特的LED阵列封装

LM3409亦具有容易进行调光控制的优势，不论是PWM调光(在EN接脚上)或是类比调光，均可藉由一个电压分压器隔开主要输入轨来获得类比调光功能，如此一来，就能在输入电压直接降低时，连带使LED电流下降，以达到设计弹性。其次，如果要求绝对色彩準确性或其他特殊的调光功能，则可使用PWM讯号(外部的微控制器或类似装置所提供)或是类比IADJ接脚，完成此一需求。

另一方面，LM3409具有两个有效的监视电流迴路，一个是设置在高端电流感测电阻RSNS，另一个直接在ISENS。设计者有叁个方法经由 ISENS来达到类比调光，首先是透过ISENS开路以让RSNS控制LM3409;再者係提供接脚一个从0～1.24伏特的外部电压(由RSNS设置时 1.2伏特是最大输出)；或可从接脚到地面连结一个分压器以改变电流(永远将RSNS设置到最大)。

透过以上叁种方式，在交流电转换成直流电后，经由电压分压器到主输入轨就能轻易连结；不过若选择电压分配器在1.24伏特时，则可拥有最大的输入电压(12VAC系统16.97V，24VAC系统33.94V)，因此，当输入电压较低时，理所当然会产生一个较低的光源输出。

而值得讨论的是，该情况与不具典型调光装置驱动器的差别，或没有这个连结的话，LM3409将如何表现。

由于上述情况均是针对直流对直流的调节器，所以会有输入到输出改变的自然情形，有鑑于此，想要对一个固定的电压或电流加以控制的想法便应运而生。举例来说，若不提供一个调光讯号，电路就会尝试维持电流的规格，直到输入电压接近输出电压(LED驱动电压)，且输出电平将不会改变，直到输入端进入电路讯号损耗区(通常是在降压调节器运作下驱动电流时，输入的伏特数高于所要求的输出)，当输入电压开始下降时，输出电压也随着快速减少。

反观在PFET控制器的调节下，LM3409只有小範围的改变，能够在整个工作週期下，维持非常低的损失，其使用类比调光功能可以线性方式降低LED 电流，使LED具备可调光的设计，在开关关闭前达到欠压锁定设定(或者可以用极小的输出电压驱动LED)。藉由改变电压的方式来达到调光功能，已能有效的控制输入线路，而在交流对直流的前端，则需要额外的电容以达到光源输出后，所造成的输入涟波最小化。

此外，透过直接连结调光功能到输入电压，可不须顾虑LED驱动器的稳定度。除非充分过