如何应对LED调光驱动的设计挑战

　　基于以上要求，对MR16应用中常见的拓扑进行了比较，结果如表1所述。

　　表1:MR16应用拓扑的比较

　　改进的两级式拓扑结构

　　从前面的讨论可知，连续的输入电流可以改善驱动电源与调光器和变压器的兼容性，而连续的输出电流可以减小输出滤波器的体积。在表1所示的拓扑中，只有Boost+Buck的两级结构具有这样的特性。但是两个开关电源的组合使得元器件的数量较多，成本较高，而且整机的效率也有所降低。另外，出于系统成本和整灯光效的角度考虑，越来越多的灯具制造商倾向于在LED替代灯中使用低成本的中功率LED颗粒来替代大功率LED,即驱动电源的负载由低压大电流向高压小电流转变。综上所述，提出可以同时兼顾兼容性、体积和成本的两级式方案，如图6所示。

　　图6:所提出的两级式MR16驱动结构。

　　Output: 输出;Current control: 电流控制;Dummy load control: 假负载控制。

　　这个驱动方案的输入级采用Boost型升压结构，输入电流连续并受控，并配合受控的假负载，以改善与调光器和变压器的兼容性。输出级采用线性电流源的方式，输出电流纹波被大大降低。与Boost+Buck的两级结构相比，输出级的电感和电容被省去，从而有效控制驱动的体积和成本。虽然受线性电流源的限制，LED电压的范围变窄，但考虑到LED的选择向高压小电流转变的趋势，该结构在性能和系统成本上依然具有较大优势。

　　SSL3401是恩智浦半导体公司基于这种改进型的两级式拓扑最新推出的数字控制芯片。图7为它的应用框图。得益于内部集成的MCU内核，所有的控制都可以通过算法来实现，大大简化了外围控制线路。通过检测是否连接调光器，该芯片可以提供不同的输入电流和Boost输出电压控制方式，优化了调光兼容性和驱动电源的效率。此外，短路保护，开路保护和过温保护等必要的保护功能也都集成在芯片中。

　　图7:SSL3401应用框图。

　　结论

　　本文结合MR16驱动设计中遇到的常见问题，在比较过几种常见拓扑的优缺点后，提出了一种优化过的，针对MR16替代灯的两级式驱动电源解决方案。该方案可以较好的兼顾调光兼容性、体积和成本的要求。利用恩智浦半导体最新的数字控制芯片SSL3401 开发的MR16驱动电源参考设计验证了该方案的性能和优越性。