隨著白熾燈、熒光燈、節(jié)能燈陸續(xù)退出照明市場，LED照明光源和LED照明燈具迅速發(fā)展，以迅雷不及掩耳之勢席 卷世界照明市場，LED產(chǎn)業(yè)鏈因此蓬勃發(fā)展。LED燈珠的亮 度不斷提高，價格逐步下降；HVLEDs和倒裝LED開拓LED 照明新的應用技術(shù)；LED驅(qū)動電源芯片不斷推陳出新，集成 功能更多，性價比更好，應用更方便；塑包鋁和高導熱塑料 散熱器為新一代LED光源和燈具提供了創(chuàng)新設計新空間。

室內(nèi)LED光源和燈具必然是量大面廣的消費電子產(chǎn)品，一定會海量生產(chǎn)，擁有藍海市場。由于傳統(tǒng)照明光源和燈具 預留給LED驅(qū)動電源的空間十分狹小，因此LED照明光源和 燈具的驅(qū)動電源必須做得十分小巧，驅(qū)動電源芯片要求性能 高度集成，以單級芯片為主，這就要求整個驅(qū)動電源的方案不但十分簡潔，而且成本低廉；應用電路要求更少的外圍器 件，要求LED驅(qū)動電源的芯片＋周邊零件的總數(shù)少于15個， 甚至少于10個。LED電源驅(qū)動電路采用精細小巧的變壓器、 電感器、高度較低的電解電容器，甚至電源驅(qū)動電路不需要電解電容器、電感器或變壓器。

圖1 室內(nèi)LED照明驅(qū)動主要模式

1 LED驅(qū)動電源主要模式

目前，室內(nèi)LED照明光源和燈具的驅(qū)動電源分開關(guān)恒流 隔離和非隔離驅(qū)動、高壓線性恒流驅(qū)動等幾種模式，RC阻 容降壓由于本身功耗較大和不安全、不恒流諸多不良因素已 在淘汰之中。RC阻容降壓驅(qū)動的優(yōu)點：電路簡單、成本低廉；其缺 點：電網(wǎng)兼容差、輸出電流偏小、本身功耗較大、不安全。 開關(guān)恒流驅(qū)動的優(yōu)點：性能穩(wěn)定、高效率、電網(wǎng)兼容強、方 便功能拓展、升壓、降壓、升降壓應用方便自由；其缺點：體積較大、生產(chǎn)較復雜、成本略高。高壓線性恒流驅(qū)動的優(yōu)點：性能穩(wěn)定、易自動化生產(chǎn)、無插件大量節(jié)省人工；其缺點：燈珠利用率略低、略有殘余工頻紋波。室內(nèi)LED照明驅(qū)動主要模式如圖1所示。

LED驅(qū)動單級電源芯片要求內(nèi)置高壓MOS管，線電壓 補償、源極驅(qū)動、過壓／過流／過溫保護、開路／短路保護等 LED照明驅(qū)動電源必須的技術(shù)都要集成在單級芯片之中。室內(nèi)LED照明光源和燈具的狹小空間限定驅(qū)動電源芯片 采用單級芯片，這就要求驅(qū)動電源芯片的功能高度集成，電 源控制功能和各種保護功能盡可能地集成在芯片之中，驅(qū)動電源芯片的拓撲結(jié)構(gòu)設計技術(shù)必須創(chuàng)新，不斷創(chuàng)造新的模式 才能滿足LED照明驅(qū)動技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。

2 非隔離開關(guān)恒流驅(qū)動已成主流

薄型塑包鋁散熱器技術(shù)和HVLEDs技術(shù)的興起，解決了 AC市電高壓經(jīng)電源變換點亮LED燈珠時內(nèi)部高壓電泄漏對 人體的安全問題，塑包鋁散熱器簡單而輕松地解決了LED光 源和燈具內(nèi)部高壓與外部隔離的技術(shù)難點，因此采用應用電路簡潔的非隔離開關(guān)恒流驅(qū)動電源已經(jīng)成為通用平價LED照明光源和燈具的主流電源方案。非隔離開關(guān)恒流驅(qū)動電源芯片歷經(jīng)幾代的開發(fā)更新，如今集成功能更多，應用電路更簡 潔，應用成本更低，電源的性價比更有競爭力。

鑒于HVLEDs光源降低了發(fā)熱，塑包鋁散熱器簡單地解 決了LED燈具內(nèi)的高低電壓隔離，驅(qū)動電源的選擇以恒流精 度、電源效率、功率因數(shù)的補償（PFC）為主考慮因素，隔離 的開關(guān)恒流電源因使用變壓器而總體效率一般在70％－88％， 功率因數(shù)補償小于0．9；非隔離的開關(guān)恒流電源恒流精度可 達3％－5％，功率因數(shù)補償大于0．9，電源效率大于90％，因此 成為LED照明燈具的首選。非隔離的恒流電源有非隔離的開 關(guān)恒流電源和高壓線性恒流電源兩種。

非隔離開關(guān)恒流驅(qū)動電源芯片設計已經(jīng)高度集成化，已將LED驅(qū)動電源需要的功能，如寬電壓輸入高精度恒流輸 出、過流保護、過壓保護、LED短路和開路保護、CS電阻短 路保護、芯片供電欠壓保護等必須的功能已集成在單級芯片 之中，功率輸出的MOS管和恒流控制也集成在單個芯片上 了，應用電路十分簡潔，周邊零件一般可控制在15個以下， 可幫助為終端客戶有效地控制材料成本和生產(chǎn)成本。

圖2 BP2831A非隔離的開關(guān)恒流源

非隔離開關(guān)恒流驅(qū)動電源應用方案簡潔，而且節(jié)省成本。如圖2所示使用非隔離的開關(guān)恒流源芯片BP2831A設計 的5W LED球泡燈電源，輸出DC80V、60mA，包括主芯片， 整個電路應用的元器件共計15個，電源效率在AC220V、滿 載時達92％，電源可通過EMC測試。該電源的PCB板的直徑 可小至Φ18mm。

圖3 升級后的芯片應用方案

非隔離開關(guān)恒流驅(qū)動芯片的設計技術(shù)一直在不斷創(chuàng)新 和改良之中，一種芯片推出之后，馬上就針對存在的不足之 處進行改進，或增加新的功能，保持引腳不改變而推出下一 代的升級芯片，其價格不升反降，不但增強老客戶凝聚力， 還能吸引新客戶。如圖3所示升級后的芯片應用方案可取消 原芯片應用方案的加粗部分，有效節(jié)省應用成本。

3 隔離開關(guān)恒流驅(qū)動芯片占市三分

隔離開關(guān)恒流驅(qū)動芯片還占有總體市場的三分之一。 不少LED光源和燈具還在使用散熱性能良好的鋁合金散熱 器，這就必須選用隔離的開關(guān)恒流驅(qū)動電源。

圖4 BP的隔離開關(guān)恒流驅(qū)動芯片發(fā)展路徑

近年來，隔離開關(guān)恒流驅(qū)動電源芯片技術(shù)在不斷發(fā)展 之中，從BP的隔離開關(guān)恒流驅(qū)動電源芯片發(fā)展歷程來看， 功率因數(shù)PFC＞ 0．5 的芯片， 經(jīng)歷了BP3102，到BP3122、BP3132， 直到今天應用簡潔廉價版的BP9112； 功率因數(shù) PFC＞0．9的芯片，經(jīng)歷了BP3309，到BP3318、BP3319。BP的 隔離開關(guān)恒流驅(qū)動芯片發(fā)展路徑如圖4。

圖5 隔離的開關(guān)恒流驅(qū)動芯片的技術(shù)革新

隔離開關(guān)恒流驅(qū)動芯片的技術(shù)改進是從升級后的芯片應用電路可去掉變壓器一個輔助繞組，及其附屬電路上的二極管、電阻開始的，如圖5所示。隔離開關(guān)恒流驅(qū)動芯片技 術(shù)最初的革新，即原邊反饋、去掉輔助繞組技術(shù)，為其應用 電路有效節(jié)省成本。隨后，又改變芯片對變壓器要求的兼容 度，改變芯片內(nèi)部算法設計，使其對變壓器的部分電參數(shù)不 敏感，只關(guān)注匝數(shù)比，從而有效降低變壓器制造成本。啟用 芯片內(nèi)快速啟動設計技術(shù)，以滿足應用電路設計開燈即亮的 要求。芯片設計技術(shù)的不斷創(chuàng)新，使新一代的芯片功能不斷 增加，制造成本不斷下降。創(chuàng)新一代的芯片更具市場競爭 力。

4 廉價開關(guān)恒流驅(qū)動芯片涌現(xiàn)

一種應用技術(shù)簡單可靠，應用成本低廉，性能高度集 成，只有三個腳采用SOT89－3或TO92封裝的隔離和非隔離應 用的廉價開關(guān)恒流驅(qū)動芯片今年大批涌現(xiàn)。可能會給競爭已 經(jīng)十分激烈的廉價室內(nèi)LED照明驅(qū)動電源市場帶來烈火。它 有隔離和非隔離的幾款典型產(chǎn)品。

KP1032TP是一個高度集成非隔離的Buck－Boost開關(guān)恒流（CC）控制LED照明電源驅(qū)動芯片，適合LED照明非隔離電路的應用。KP1032TP內(nèi)部集成 650 V的MOSFET管；集成了高 壓快速啟動／ IC自供電電路和一種新型變壓器消磁電路；集 成欠壓鎖定（UVLO）、逐周期限流（OCP）、過溫保護（OTP）； LED開路／短路的保護；Buck－Boost拓撲支持高輸出電壓； 恒流精度±4％；非常小的VDD工作電流；內(nèi)置AC線性恒流 （CC）補償。

KP1031是一個高度集成隔離的PSR開關(guān)恒流（CC）控制 LED照明電源驅(qū)動芯片，內(nèi)置650 V的MOSFET管、集成高壓 快速啟動／ IC自供電電路和一種新型變壓器消磁電路，消除 了變壓器輔助繞組。在CC模式，集成電路使用PFM控制CC 補償。通用的必備功能與KP1032雷同。

圖6 廉價開關(guān)恒流驅(qū)動芯片

廉價開關(guān)恒流驅(qū)動芯片（圖6）的涌現(xiàn)可使平價LED光源 和燈具的電源生產(chǎn)成本降至RMB一元或一元以下。廉價開 關(guān)恒流驅(qū)動電源的周邊元器件少于10個，生產(chǎn)成本甚至比傳 統(tǒng)的阻容降壓電源還低，有利于全面淘汰不安全也不恒流的 阻容降壓電源。

5 線性恒流驅(qū)動技術(shù)日趨完善

LED照明燈具的驅(qū)動電源追求高PF（Power Factor功率因 數(shù)）和低THD（Total Harmonic Distortion，總諧波失真），既是 客戶的希望也是電力系統(tǒng)的要求。能源之星和國際電信委 員會（ICE）規(guī)范要求LED驅(qū)動芯片必須具備高功率因素校正 （PFC）功能，以確保LED燈具的轉(zhuǎn)換效率和燈具壽命。

LED光源和燈具的電源引入高壓線性恒流驅(qū)動新一代 電源技術(shù)，無電源的開關(guān)變換頻率，就無本身的開關(guān)頻率殘 余，紋波也將大大降低；應用電路無變壓器等磁性器件和電 解電容器，線性電源的PF因此提高，THD因此下降。

高壓線性恒流驅(qū)動芯片大多數(shù)采用分段點亮的技術(shù)來驅(qū)動HVLED發(fā)光。目前分段的方法有1段、3段、4段、6段等數(shù)種， 分段越多， 電源工作效率越高，但是連接到 HVLED 的控制線也越 多，如分成N段，控制線數(shù)量則為 N＋1，分段過多時電源效率提高并不明顯，但應用線路略顯復雜，這是LED燈具設計師所不希望的。比較適合光電一體 化模塊應用的是1段、3段、4段的分段驅(qū)動。1段驅(qū)動內(nèi)置一個MOS，雖然電源效率較差，但能滿足蠟燭等特小空間的 需要；3段和4段驅(qū)動內(nèi)置3－4個MOS是目前優(yōu)選的恒流驅(qū)動 方法，兼顧電源效率、PF和THD，應用方案比較簡潔，應 用成本較低。內(nèi)置MOS的線性恒流驅(qū)動芯片特別適合于一體化光電模塊的應用，其應用電路零件少，有利于HVLED 的配光分布設計。如三段高壓線性恒流驅(qū)動電路十分簡潔， 周邊元器件很少，因此可以將驅(qū)動電源與HVLEDs光源設計 在同一塊鋁基板或陶瓷基板上。圖7為三段高壓線性恒流驅(qū) 動芯片應用圖。

圖7 三段高壓線性恒流驅(qū)動芯片應用圖

高壓線性恒流驅(qū)動電源目前的輸入電壓范圍較窄，只適合定壓輸入，它的脈動直流輸出有寄生的工頻及其倍頻 的殘余，導致其制成LED照明燈后有些許頻閃。這些問題造 成業(yè)內(nèi)對光引擎使用環(huán)境受限較多、應用范圍窄的誤解。高 壓線性恒流驅(qū)動電源芯片是一種定電壓輸入的驅(qū)動電源芯片，從最初對輸入電源的±10％的寬容度到現(xiàn)在的±20％， 即AC220V的可從AC180V－260V，基本滿足不少使用地區(qū)電網(wǎng)波動的要求；而面對頻閃問題，我們需要制定LED照明燈 的頻閃評估共識，比如日光燈、筒燈使用時離開受眾均在50cm以上，那么在50cm以外沒有頻閃就可被認定為合格產(chǎn) 品?？v然如此，光電引擎都還需要在電源芯片設計上作進一 步改進和技術(shù)提升。

高壓線性驅(qū)動芯片經(jīng)過幾代的改進設計，現(xiàn)在已經(jīng)從當初的模擬電路芯片走向數(shù)?；旌想娐沸酒⑾驍?shù)字電路芯片發(fā)展，因此高壓線性驅(qū)動芯片的性能日趨完善，更加穩(wěn)定；數(shù) ?；旌系母唠A分段線性恒流驅(qū)動芯片已經(jīng)量產(chǎn)。

高PF和低THD高壓線性恒流驅(qū)動芯片因其應用電路簡 潔高效和應用成本低廉，將會成為室內(nèi)平價LED光源和燈具 驅(qū)動電源首選之一。

高壓線性恒流驅(qū)動芯片特別適合于工業(yè)自動化生產(chǎn)LED 光電合一的模塊即“光電引擎”，大大提高生產(chǎn)效率，并有 效地節(jié)省人工。可以為新一代LED光源和燈具節(jié)省獨立電源 的空間和有效降低制造成本。圖8 為采用高壓線性恒流驅(qū)動 芯片的光電引擎。

圖8采用高壓線性恒流驅(qū)動芯片的光電引擎

另一方面，由于高導熱塑料散熱器、塑包鋁散熱器技 術(shù)日趨完善，性價比更好，鋁塑散熱器的成本比全金屬散熱器更低，絕緣性能更好，所以用光電引擎和塑包鋁散熱器組成的光源和燈具更加安全可靠。

6 小結(jié)

LED照明驅(qū)動技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展依賴于LED照明驅(qū)動電源 芯片的技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展。LED照明驅(qū)動電源芯片設計技術(shù)正在 日新月異地快速發(fā)展，芯片系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、拓撲結(jié)構(gòu)設計技術(shù)不 斷創(chuàng)新，芯片內(nèi)部算法技術(shù)的創(chuàng)新，芯片設計除去無用冗 余、精算芯片面積將有效控制芯片成本。隔離和非隔離開關(guān) 恒流驅(qū)動芯片設計由繁而簡，今天廉價開關(guān)恒流芯片的涌 現(xiàn)，更顯LED照明驅(qū)動芯片技術(shù)創(chuàng)新的重要！高壓線性恒流 驅(qū)動芯片的興起，更彰顯可以創(chuàng)新更多LED照明驅(qū)動電源芯 片的設計方法！因此，LED照明驅(qū)動技術(shù)必然會因此百花齊。