購買LED驅(qū)動器還是自行設計

應該購買LED驅(qū)動器還是自行設計？隨著固態(tài)照明技術的發(fā)展，商機不斷涌現(xiàn)，大量照明公司和設計公司進入了通用照明領域。上述技術發(fā)展也為期待著重新設計照明燈具或用新型LED產(chǎn)品替換現(xiàn)有傳統(tǒng)愛迪生式產(chǎn)品的設計人員帶來了巨大挑戰(zhàn)。當然，我們可以購買市場上現(xiàn)成的LED驅(qū)動器，而且選擇也不少，不過2009年新上市的不少解決方案將能夠幫助各公司設計出其自己的智能驅(qū)動器。

許多早期采用LED技術的企業(yè)都認為LED是一種簡單的技術發(fā)展，但很快發(fā)現(xiàn)LED其實是一種革命性的技術。他們發(fā)現(xiàn)，只有通過認真的設計才能實施新型電子、光學和散熱技術。不少率先推出電子產(chǎn)品的公司其產(chǎn)品都不盡如人意，不得不重新設計，提升效率，改進成果。有的公司把設計外包出去，讓有實力的電源和模擬工程師開展設計工作，這些工程師終其一生都在學習實踐如何驅(qū)動LED所要求的電源電路和恒定電流。我們需要的電子技術，不管是照明設備鎮(zhèn)流器或電源，通常都可統(tǒng)稱為LED驅(qū)動器。

目前，工程師可從Philips Advance、LED Dynamics、Meanwell或Magtech等知名公司直接購買現(xiàn)成的標準化LED驅(qū)動器。LED需要不同AC或DC輸入電壓生成的恒定電流。通用照明產(chǎn)品常用的是北美120V的AC輸入和歐洲230V的AC輸入，而專用照明子系統(tǒng)通常則需要12VDC和24VDC。直接從制造商購買LED驅(qū)動器有助于快速進入市場，簡化設計流程，但同時也會增加最終產(chǎn)品的成本。此外，如果LED驅(qū)動器的規(guī)范不能完全滿足您的要求，那么產(chǎn)品的效率就會有所降低，難以為終端客戶帶來LED解決方案真正的綠色節(jié)能優(yōu)勢。此外，購買現(xiàn)成的LED驅(qū)動器雖然能獲得5年質(zhì)保，但卻難以隨市場要求的變化保證產(chǎn)品的靈活性。

其實，市場上有不少電子產(chǎn)品都有助于設計人員構建智能LED驅(qū)動器。許多此類產(chǎn)品都采用了微控制器，可以幫助工程師設計出可編程的靈活型平臺，而這些平臺可以進行修改并用于多種項目。這種方法使得設計人員能重復使用IP，方便地添加新特性，并在降低研發(fā)成本的同時實現(xiàn)規(guī)范的更新升級。

LED照明系統(tǒng)可通過增加通信鏈接來實現(xiàn)功率、調(diào)光、色彩混合和輸出閃控等功能，這種技術越來越受到青睞。電力線調(diào)制解調(diào)器、無線射頻和有線鏈接不斷推廣。DALI是一種在歐洲廣泛使用的有線標準，DMX512則在全球廣泛應用于娛樂和建筑照明系統(tǒng)。智能LED驅(qū)動器將幫助設計人員方便地添加上述通信鏈接，并通過微控制器處理數(shù)據(jù)。

LED照明系統(tǒng)具有內(nèi)在的節(jié)能優(yōu)勢，因此需求不斷上升。一盞8W LED燈泡生成的流明輸出相當于60W的白熾燈泡。為了提升LED燈具的節(jié)能效果，我們還為智能LED驅(qū)動器添加了感應器，控制何時讓燈泡發(fā)光。環(huán)境光、運動和占用感應器都能方便地添加到智能LED驅(qū)動器中，而大多數(shù)微控制器都能通過內(nèi)置的模數(shù)轉換器（ADC）讀取感應器的模擬電壓輸出。由于燈具可實現(xiàn)按需發(fā)光，因此使用感應器的優(yōu)勢非常明顯，而且還可以方便地統(tǒng)計節(jié)能效果。這顯然將縮短家庭和商業(yè)領域采購與安裝智能照明燈具的投資回報期。RGB系統(tǒng)的色彩感應器反饋也深受歡迎，并將需要智能化功能確保在LED的整個壽命過程中讓建筑設計人員獲得其所指定的確切色彩。

采用閃存的微控制器還有一個優(yōu)勢，就是能寫入并存儲關于照明產(chǎn)品的智能信息。運行期間的關鍵信息可以計算、存儲并于今后讀取。現(xiàn)在的照明制造商普遍關心燈具的打開時間、序列號、震動和溫度情況等相關信息，他們能用上述數(shù)據(jù)來確定質(zhì)保條款。照明制造商宣稱LED燈泡能使用5萬小時，并用EEPROM來捕獲產(chǎn)品生命周期數(shù)據(jù)，從而得到所需的關鍵反饋。

目前市場上的許多組件都能幫助您設計出自己的智能LED驅(qū)動器電子產(chǎn)品。您可購買并對自己的微控制器進行編程，將其連接到National的LM3404等一些標準的驅(qū)動器電路上，這些電路在單一IC上集成了5V穩(wěn)壓器、恒定電流控制器、門驅(qū)動器和FET。以下圖1顯示的是典型的單通道LED驅(qū)動器解決方案示意圖。從電路圖可以看出，標準通信接口為微控制器提供智能控制。uC提供恒定電流控制器/門驅(qū)動器/FET，以獲得6個LED單通道所需的電流。

圖1：使用uC和恒定電流驅(qū)動器的智能單通道LED驅(qū)動器

本方法可擴展添加更多LED驅(qū)動通道，通過增加更多LM3404來創(chuàng)建RGB-A彩色方案。雖然這是目前針對高流明輸出LED燈具的常見驅(qū)動方法，但成本較高，而且比較復雜，需要在單一的PCB上集成上述所有組件。

隨著技術的不斷發(fā)展，集成度更高的解決方案不斷涌現(xiàn)，驅(qū)動器制造商也在努力減少組件數(shù)量，幫助客戶降低成本。賽普拉斯半導體公司推出的PowerPSoC等產(chǎn)品能為設計工程師提供在單一的單片散熱增強型封裝中構建智能LED驅(qū)動器的全部構建塊。PowerPSoC目前在單一的集成電路上集成了斬獲殊榮的可編程片上系統(tǒng)（PSoC）以及CSA(電流放大器)、磁滯控制器、5V DC-DC穩(wěn)壓器和功率FET。該片上系統(tǒng)使照明設計人員能創(chuàng)建滿足所有市場要求的驅(qū)動器平臺。

PowerPSoC是首款集成了嵌入式微控制器以及集成式高功率外設功能的產(chǎn)品，包括4個內(nèi)置32V 1A標稱低壓側n通道MOSFET、4個32V 6 MHz標稱電流感應放大器、4個2 MHz磁滯控制器（可配置為降壓、升壓或升降壓）以及一個32V輸入電壓穩(wěn)壓器。由于能夠與PSoC?的集成功能靈活配合，因此PowerPSoC能提供更多功能，包括賽普拉斯的CapSense、EEPROM仿真以及更多數(shù)字（PWM、計時器、計數(shù)器）、模擬（ADC、PGA）和通信（DMX512、DALI、SP I、RS -232）選擇。這種高度集成加之在配置功能，有助于簡化硬件設計，縮短測試時間，并降低物料清單成本。

以下給出的音樂會照明應用顯示了4通道智能LED驅(qū)動器的實施方案，該方案驅(qū)動一組RGB-A標準的LED。從圖2可以看出，此前應用所需的全部外部組件都集成到了Power PSoC上，包括微控制器、通信鏈接、恒定電流控制器/驅(qū)動器、5V穩(wěn)壓器和FET等。DMX512協(xié)議是PowerPSoC工具中的一個用戶模塊。板上5V穩(wěn)壓器能使用DC電壓，并為Power PSoC提供5V電壓，且為包括RS-485 DMX512收發(fā)器在內(nèi)的板上其他器件提供電流。此外，恒定電流控制器/門驅(qū)動器和FET能直接驅(qū)動LED串，最高支持1A和32V。在本例中，Power PSoC驅(qū)動4通道（6個）LED，正向電壓為21V，電流為700mA，而且使用了高效的浮動負載壓降拓撲，用AC-DC轉換器提供的24V DC實現(xiàn)了所需的21V電壓。根據(jù)可用的輸入電壓和系統(tǒng)中LED的數(shù)量，我們也可讓Power PSoC實施升降壓、升壓或SEPIC解決方案。

圖2：賽普拉斯 PowerPSoC能集成多達4通道的LED驅(qū)動器，盡可能減少外部組件數(shù)量。

觀察目前市場上一些現(xiàn)成的標準LED驅(qū)動器，我們能看出如何用Power PSoC來開發(fā)智能替代方案。

Magtech LD1007系列產(chǎn)品支持升降壓設計，可接受10.5-30VDC電壓，生成高達700mA的恒定電流，電壓輸出最高為24VDC。這種LED驅(qū)動器非常適用于建筑照明。該LED驅(qū)動器根據(jù)設計驅(qū)動一串7 ~ 8個LED，每個正向電壓約為3V。Power PSoC可在單芯片上集成該功能，支持1 ~ 4串的7 ~ 8個LED，每個通道外部只需一個感應電阻、電感和二極管。板上集成的5V穩(wěn)壓器能讓用戶使用7-32VDC，從而獲得芯片所要求的5V和30ma電流，并為設計方案的其他功能提供額外的220mA電流。Power PSoC和大多數(shù)建筑照明系統(tǒng)都需要類似于DMX512的通信接口來控制照明燈具。由于Power PSoC是其中一種可用的用戶模塊，我們能通過Power PSoC將其方便地添加到LED驅(qū)動器。

設計人員還能購買Philips Advance Xitanium系列LED驅(qū)動器，該系列驅(qū)動器支持多種通用輸入（120到277VAC），可為LED燈具提供350到700ma的恒定電流，功率高達100W。

LED120A0700C28D0專門支持120VAC，能提供700ma的恒定電流，并同時支持.9的Power Factory標稱。該LED驅(qū)動器能提供高達20W的功率，驅(qū)動多達12個串聯(lián)Luxeon LED，以充分滿足建筑和顯示照明需求。此外，我們也可在前端上用有源PFC芯片和Power PSoC設計一個通用離線可調(diào)光LED驅(qū)動器，從而實現(xiàn)高效性（>85%）和接近一致的PFC（>.98）電路，滿足LED替代燈泡的要求。ST L6562能為Power PSoC提供AC整流輸入和較低的THD電壓輸出。PowerPSoC通過智能功能支持TRIAC調(diào)光、EEPROM仿真和其他功能，從而驅(qū)動恒定電流負荷輸出，實現(xiàn)單位通道32W的功率。圖3給出的方框圖例示了這種智能型解決方案，該解決方案已用于有關參考設計，可大幅降低系統(tǒng)的整體成本。

圖3：有源PFC L6562和PowerPSoC相結合，實現(xiàn)了一款高PFC和高效性LED驅(qū)動器，成本大大低于市場上現(xiàn)成的解決方案。

2010年，照明設計人員應自己決定應該購買LED驅(qū)動器還是自行設計。市場上已經(jīng)推出了大量解決方案和相關技術支持，可幫助您自行設計智能功能。不久，隨著解決方案的大幅推廣和成本的降低，您率先自行設計的智能功能所實現(xiàn)的產(chǎn)品特色化或許能幫助您在競爭中脫穎而出。當然，您甚至可以從鎮(zhèn)流器制造商那里購買已經(jīng)實施了PowerPSoC的現(xiàn)成LED驅(qū)動器。您不妨花些時間來進行思考和設計，成果可能會讓您自己都大吃一驚。