现在大街上随处可见的LED显示屏，还有装饰用的LED彩灯以及LED车灯，处处可见LED灯的身影，LED已经融入到生活中的每一个角落。在LED技术出现之前，大多数照明应用都是根据使用的灯泡类型和耗电量来定义的，但LED改变了这一点。今天，同样的基本固态技术适用于低、中、高功率照明应用，提供更高的能效和更好的亮度。

在高功率细分市场，如荧光灯管、路灯和泛光照明的标准嵌入式灯具，以及其他形式的户外照明，节省的电力可能是巨大的。当考虑到连接方便性和输出电平可调时，LED照明的业务案例就很难被取代了。由于高能效，大多数LED照明应用可以小于100 W的功率级解决，这是非常重要的，因为它直接影响到所需的电源转换器、LED控制器和LED驱动器拓扑结构。

驱动器要求

从根本上说，除了白炽灯泡(直接采用交流电源运行)以外，大多数灯都需要某种电源转换。虽然LED照明采用正极或整流电源运行，但其他大多数照明技术都采用高压/高频交流电源运行。因此通常有能量损失，能效低，但是对于同样的亮度，LED消耗的功率要低得多，因此能够采用低压AC-DC电源。需要功率小于100 W的灯通常采用单级反激拓扑。从交流转换到直流，同时提供恒定且稳定的电源，以尽量减少闪烁，是从现有的照明转向LED的主要挑战。

期望整个照明电路至少在短时间内切换到直流是不合理的，因此有必要为每个灯泡、灯具或嵌入式灯具开发转换和驱动级。最方便的方法，至少对用户来说，是将这些器件集成到灯具中，或完美的集成到灯泡本身。对于低于100 W的应用，单级变换器是最常见的拓扑结构(功率水平超过100 W通常需要多级转换器)。一个单级转换器可涵盖广泛的应用，甚至个别灯泡或打火机所需的极低功率。

在所有用例中常见的是需要提供功率因数校正(PFC)和低总谐波失真(THD);这些因素现在都由政府立法，但实际水平可能因地区而异。取决于应用消耗的功率，PFC和THD是强制性的，许多制造商正瞄准替代方案，例如LED正在取代紧凑型荧光灯(CFL)。这在现有的物理空间方面存在重大挑战，因为所有的AC-DC转换和LED控制器/驱动器功能都需要集成到通常只由灯泡本身占用的空间中。

电源转换选择

由于这些空间限制和立法要求，LED内部功率转换的首选拓扑是采用初级端调节(PSR)的单级反激转换器。这可通过使用比次级端调节拓扑更少的器件和更小的电容器来实现，开云棋牌官网在线客服制造商现在提供一系列的器件来满足这一需求。

PSR的一个优点是它不需要任何次级端反馈，这简化了变压器的设计，无需光电隔离。所采用的调节类型对于实现PFC和THD目标也很重要。为了满足这些要求，制造商正在转向非连续导通模式(DCM)。在这种模式下，存储在变压器中的电荷在开关晶体管导通前完全耗尽，因此输出二极管的电压也达到零。这将导致没有电流流过初级端或次级端的一段时间，即所谓的死区时间，因而这种反激拓扑被命名为非连续。它的优点是整个二极管没有损耗，在输出功率较低的应用中，它可以产生一个相对较小的变压器。

但是，它容易受到纹波电流的影响，会导致产生损耗。谷开关是DCM的延伸，当输出电压的振铃处于最低值时使晶体管导通。这发生在死区时间之初的第一次振荡，此时将重新导通晶体管和重新启动功率传输周期。这要求控制器能够检测输出电压上的振铃，并在检测到处于谷底时切换。这通常还需要能够根据输出功率需求改变开关时间;提前导通以满足高需求，或者在需求低的情况下晚一点切换。这种特性也被称为电压折返，改变开关频率可以降低电磁干扰，同时，谷开关也会由于可变的开关时间而导致更高的输出纹波。

DCM和谷开关的一个流行的替代方案是准谐振(QR)模式，也称为临界导通模式(CRM)。在这种模式下，当控制器检测到输出电压上的第一次振荡的底部时，晶体管导通，提供较低的开关损耗和所有模式中最高的效率，但使用QR/CrM实现好的PFC和THD是具挑战性的。

开发一个LED驱动器

NCL3038x是单级反激降压-升压(buck-boost)转换器，在QR/CrM模式下工作，为LED或LED串提供恒流和恒压。然而，与其他QR/CrM控制器不同，NCL3038x提供极佳的PFC(>0.95)和非常低的THD(<10%)。这超越了全球标准，使得这些器件适合用于任何有立法要求的地区，以符合PFC和THD要求使。图1展示了NCL30386(带调光)将如何用于一个典型的电路。

该器件有效地工作在三种模式：在输出负载超过80%时采用CrM，而在负载低于80%时使用谷底模式，在非常低的负载下可以采用频率反走。这种灵活性有助于在所有条件下提供高能效和极佳的THD。NCL3038x还集成了一个高压(HV)启动功能，以确保即使在非常低的负载下一致的启动时间和保持运行。高压引脚动态调节操作，以在运行期间达到最佳的PFC、THD和稳压。

智能照明

调光是智能LED照明的一个重要功能，也是许多LED驱动器(包括NCL30386)支持的特性。这通常使用模拟电平设置光输出或脉宽调制(PWM)信号来实现;NCL30386都支持。通常，基于PWM的调光特性可能会由于PWM不工作而导致输出电气噪声和闪烁，但使用NCL30386，输出总是转换为模拟电平，无论通过模拟输入还是PWM信号调光。NCL30386使用PWM可支持0%到100%的调光级别，使用模拟输入可支持0.5%到100%的调光级别。图2显示了NCL30386的线性和二次输出曲线。

输出的形状也很重要，通常要么是线性的，要么是二次曲线。前者提供确定性和定期的照明间隔水平，而后者往往被认为是更自然的。NCL30386提供线性和二次输出，还有一个非调光版本：NCL30388。

总结

LED照明由于其使用寿命长、能效高等优点，正迅速成为几乎所有照明应用的基准。然而，它有严格的PFC和THD要求，这可能因地区而异。与其他LED驱动器不同，NCL3038x采用QR/CrM模式提供高PFC、低THD和更简单的变压器设计的好处，因为这些器件提供恒流和恒压，还可提供“冷启动”功能，并作为辅助电源运行。在一系列负载下具备领先的THD与极佳的PFC，制造商可采用单一的、通用的平台用于广泛的地区和市场，有效地应对这些立法要求。虽然LED在生活中处处可见，但是LED也还有一些不足需要我们的设计人员拥有更加专业的知识储备，这样才能设计出更加符合生活所需的产品。