LED照明電路和系統(tǒng)級(jí)別優(yōu)化分析

半導(dǎo)體廠商也在紛紛涉足LED照明業(yè)務(wù)。LED的電源電路需要驅(qū)動(dòng)器IC，很多半導(dǎo)體廠商都推出了多樣化產(chǎn)品。在各廠商競相提高驅(qū)動(dòng)器IC的驅(qū)動(dòng)能力及效率并實(shí)現(xiàn)更多功能的形勢下，美國國家半導(dǎo)體(National Semiconductor)不僅使產(chǎn)品具備這些特點(diǎn)，而且降低了電源電路設(shè)計(jì)的難度。

使用該公司面向電源電路等開發(fā)的在線設(shè)計(jì)輔助工具“WEBENCH”，最短可在一天內(nèi)完成包括根據(jù)LED選擇驅(qū)動(dòng)方式、選擇驅(qū)動(dòng)器IC、電路設(shè)計(jì)及電路模擬等在內(nèi)的基本電路設(shè)計(jì)(圖8，圖9)。驅(qū)動(dòng)器IC只能采用該公司的產(chǎn)品，不過LED、電容器及電感器等可從主要廠商的多款產(chǎn)品中選用。WEBENCH可以免費(fèi)使用，如果多數(shù)設(shè)備開發(fā)人員都利用該工具進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，將有助于國家半導(dǎo)體生產(chǎn)的驅(qū)動(dòng)器IC獲得擴(kuò)大應(yīng)用。

圖8：LED照明產(chǎn)品的設(shè)計(jì)變得更加容易

該圖表示采用美國國家半導(dǎo)體開發(fā)的設(shè)計(jì)輔助工具“WEBENCH”進(jìn)行LED照明產(chǎn)品設(shè)計(jì)的流程。最短可在一天內(nèi)完成設(shè)計(jì)與模擬工作。以LED為代表的部件與驅(qū)動(dòng)方式的選擇、驅(qū)動(dòng)器IC的選擇以及電路設(shè)計(jì)均可在線進(jìn)行，電氣特性及熱特性的模擬也可在線完成。

包括照明及背照燈在內(nèi)，近一年來WEBENCH被應(yīng)用于LED電源電路的事例急劇增加，達(dá)到WEBENCH整體用例的約1/7～1/6。很多設(shè)計(jì)人員缺乏基于LED驅(qū)動(dòng)器IC的電源設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，估計(jì)這些設(shè)計(jì)人員都在使用WEBENCH進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)于經(jīng)驗(yàn)不足的設(shè)計(jì)人員而言，從諸多驅(qū)動(dòng)器IC、LED及被動(dòng)部件中找出最佳部件，然后設(shè)計(jì)最佳電路的做法會(huì)帶來很重的工作負(fù)擔(dān)。有時(shí)甚至需要幾周的時(shí)間才能設(shè)計(jì)出基本電路。

設(shè)計(jì)LED照明器具時(shí)，作為光源的LED以及用于實(shí)現(xiàn)所需放射特性的光學(xué)部件會(huì)受到重視。而電源電路設(shè)計(jì)往往會(huì)被推后，不過“經(jīng)常聽到光學(xué)設(shè)計(jì)等進(jìn)展順利，卻因最后的電源電路設(shè)計(jì)而跌跟頭的例子”(國家半導(dǎo)體日本法人)。這種情況也對(duì)擴(kuò)大WEBENCH的應(yīng)用起到了積極作用。

圖9：使用WEBENCH時(shí)的設(shè)計(jì)畫面

可在同一畫面上，顯示電路圖及電氣特性的模擬結(jié)果，以及選定的部件一覽表等。還可利用左上方的圓盤改變電路面積、成本及特性等項(xiàng)目的優(yōu)先度。改變優(yōu)先度后，會(huì)顯示相應(yīng)的電路構(gòu)成等。圖片由國家半導(dǎo)體提供。

WEBENCH可顯示以成本、效率及安裝面積中的任意一項(xiàng)為優(yōu)先條件，同時(shí)考慮三個(gè)項(xiàng)目取得平衡的五種電路。用戶可從中選擇所需電路。模擬方面，備有對(duì)輸入功率的變動(dòng)作出響應(yīng)的特性、調(diào)光時(shí)的動(dòng)作、啟動(dòng)時(shí)的動(dòng)作以及穩(wěn)定狀態(tài)的電路特性模擬。用戶可在更改構(gòu)成部件的同時(shí)優(yōu)化電路。各種模擬最長可在5分鐘左右完成，因而不會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)帶來影響。

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