中心議題:

• 街道照明平台的數字LED驅動器設計的討論

解決方案:

• 意法半導體提出一個滿足要求的街道照明平台解決方案
• 過壓保護、過流保護和LED短路保護完善了街道照明平台的性能

前言

LED廠商建議通過控製正向電流使發光二極管保持額定的光通量和特定的色溫。鑒於LED的亮度與正向電流值成正比，這個控製方法是最佳的LED電源解決方案。

此外
，LED的正向電壓與輸出功率受到結溫的嚴格限製，特別是大功率LED更是如此
；結溫是眾所周知的影響質量和使用壽命的關鍵參數。

準確地說
，隨著結溫升高，正向電壓與輸出功率會逐漸降低，熱漂移會導致臨界電流升高。 

為了通過降低正向電壓解決熱漂移問題，提高係統總體能效，通過PWM和/或模擬調光技術控製亮度，獲得防失效管理和過熱控製功能，照明係統對具有特定控製功能的LED驅動器的需求不斷提高。如果給建築照明和街道照明等應用增加價值，還需要在LED驅動器內增加遙控功能。

因為大功率因數交流-直流變流器能夠把電網交流電壓轉換成更高的輸入直流電壓，所以普通照明LED驅動器通常采用標準降壓拓撲，這種驅動器基於集成一個功率開關的模擬單片解決方案
，最大輸出電流達到 350mA。

如果電壓高於50/60V，因為芯片技術限製，單片解決方案將無法勝任。

很多照明平台需要那些使用多個驅動器的多路輸出係統，而這將會增加係統架構和版圖設計的複雜性

，結果導致設計成本增加。

標biao準zhun解jie決jue方fang案an的de主zhu要yao應ying用yong限xian製zhi與yu基ji於yu並bing聯lian電dian阻zu器qi和he內nei部bu比bi較jiao器qi的de電dian流liu檢jian測ce方fang法fa有you關guan。比bi較jiao器qi把ba從cong靈ling敏min電dian阻zu器qi回hui饋kui的de電dian流liu與yu內nei部bu參can考kao電dian流liu值zhi進jin行xing比bi較jiao，然ran後hou產chan生sheng一yi個ge用yong於yu控kong製zhi柵zha極ji驅qu動dong電dian路lu的de輸shu出chu信xin號hao。

這個常用的模擬控製方法實現了對峰流的控製，因為LED光色漂移在很多要求嚴格的照明應用領域是不準許的，所以這種方法並不是高品質照明的最佳解決方案。

創新的LED驅動器

意法半導體提出一個能夠滿足照明要求的高成本效益的街道照明平台解決方案。該方案具有優異的性能、超高能效（全負荷時總體能效大於91%）、完整的防失效管理（過流保護、過壓保護和短路保護）功能。

該平台由兩大部分組成：電源部分與電流控製器。其中，電流控製器是一個數字電流控製器。

電源電路的最大輸出功率達到130W (48V，2.7A)
，該電路由兩級電路組成：基於L6562AT的前端功率因數校正器（PFC）和基於L6599AT的LLC諧振轉換器。

這個設計的特點如下：

擴展的歐洲輸入交流電壓範圍 (177 ÷ 277 VAC – 頻率 45 ÷ 55 Hz)

超高能效(全負載是93.85%)免除了對散熱器的需求

無電解電容器

，長久可靠

符合EN61000-3-2 Class-C (交流諧波)
、EN55022-Class-B(EMI)和EN60950的雙絕緣 (SELV)標準
[page]
dianliukongzhiqidehexinshicaiyongyigeyidixianweicankaodedianliujiancefangfa，zhegesuanfashiyouyigetongyongweikongzhiqishixiande，nenggoutiaozhengfanxiangjiangyazhuanhuanqideshuchudianliu。gaijiejuefanganwuxuchafenfangdaqihuowuchafangdaqi，gengbuxuyaowangluolvboqiyijiqitadewaibuwuyuanqijian。

該反向降壓拓撲的模式為連續導通模式(CCM)
，選擇CCM模(mo)式(shi)的(de)原(yuan)因(yin)是(shi)反(fan)向(xiang)降(jiang)壓(ya)拓(tuo)撲(pu)的(de)功(gong)率(lv)開(kai)關(guan)與(yu)地(di)線(xian)相(xiang)連(lian)，而(er)不(bu)是(shi)像(xiang)標(biao)準(zhun)降(jiang)壓(ya)拓(tuo)撲(pu)那(na)樣(yang)連(lian)接(jie)上(shang)橋(qiao)臂(bi)開(kai)關(guan)。因(yin)此(ci)，在(zai)這(zhe)個(ge)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)中(zhong)
，可(ke)直(zhi)接(jie)使(shi)用(yong)微(wei)控(kong)製(zhi)器(qi)驅(qu)動(dong)一(yi)個(ge)邏(luo)輯(ji)電(dian)平(ping)(5V)或超邏輯電平(3.3V)功率開關
，無需任何柵極驅動級，這使總體解決方案變得簡單且成本低廉。圖1所示是完整的照明解決方案。

靈活性是這個解決方案的研發目的，從低功率、低壓到大功率、高壓
，該解決方案可單獨驅動最多16個輸出通道。意法半導體擁有街道照明專用產品組合
，因此
，該解決方案讓設計人員隻使用一個拓撲就能覆蓋各種不同的LED驅動係統。

均流檢測:專用的微控製器外設

電流控製是這個平台的與眾不同之處。該解決方案利用微控製器外設（高分辨率定時器和快速模數轉換器）來管理電流控製過程。

觸發器/時鍾控製器是定時器架構的組件之一，模數轉換器觸發電路是觸發器/時鍾控製器內置的一個特殊功能，通過TRGO信號可以管理模數轉換器的四個觸發信源事件 (Reset, Enable, Up/Down, Count)。

在這個架構內有一個與PWM周期中心對準的三角形載波
，當達到最大計算值時
，該三角形載波利用TRGO信號觸發模數轉換器，這個最大值正好是導通時間(Ton/2)波形周期的中間。

如ru果guo能neng夠gou保bao證zheng連lian續xu導dao通tong模mo式shi運yun行xing，這zhe個ge觸chu發fa操cao作zuo與yu隨sui後hou的de模mo數shu轉zhuan換huan過guo程cheng將jiang會hui計ji算suan出chu均jun流liu值zhi，而er不bu是shi在zai電dian流liu增zeng大da期qi間jian通tong過guo軟ruan件jian處chu理li過guo程cheng來lai估gu算suan均jun流liu，如ru圖tu2b所示。
                                              a)                                                    b) [page]
這個觸發功能嵌入在定時器架構內，因為在轉換數據能夠用於電流回路通過標準PI控製器調整電流前，轉換操作都是由軟件管理的，所以不會給CPU增加負荷。

此外
，Ton/2電流值不受開關操作的影響(圖3a)，因為沒有阻容濾波器引起的延時，所以電流檢測精度不再是問題。具有PWM調光功能的電流調整波形如 3b所示。

一旦轉換操作結束，電流控製立即逐個通道地每3個PWM周期執行一次轉換結束中斷服務處理程序（End Of Conversion Interrupt Service Routine）

，以yi確que保bao適shi合he的de控kong製zhi器qi帶dai寬kuan。為wei最zui大da限xian度du地di減jian少shao因yin控kong轉zhuan換huan時shi間jian造zao成cheng的de通tong道dao之zhi間jian電dian流liu失shi匹pi
，當dang控kong製zhi器qi對dui其qi中zhong一yi個ge通tong道dao進jin行xing轉zhuan換huan和he調tiao整zheng操cao作zuo時shi，同tong時shi還hai利li用yong不bu同tong的de采cai樣yang時shi間jian控kong製zhi其qi餘yu的de通tong道dao。

為了在白天改變輸出光通量，調整照明係統的總體亮度
，該平台還在LED整流電路內增加調光功能。

為了全麵地分析采用反向降壓轉換器拓撲實現的數字電流控製器
，圖4對能效與電流負載進行了對比分析。在全負載時，四條通道可實現 97%的總能效，這可滿足主要的節能要求。

最後

，過壓保護、過流保護和LED短路保護(有維修人員檢修的應用情景)進一步完善了這個街道照明平台的性能和市場競爭力。該平台的優點包括：可以輕鬆實現1到16路輸出通道，用軟件和靈活的數字控製器控製的1W、3W或大功率LED的電源模塊，為可調光的多燈串架構的高能效街道照明係統提供最佳的解決方案。

總結：
本文通過對適用於高能效多燈串係統的完整街道照明平台的數字LED驅動器解決方案的討論，意法半導體提出一個能夠滿足照明要求的高成本效益的街道照明平台解決方案。該方案具有優異的性能
、超高能效、完整的防失效管理（過流保護、過壓保護和短路保護）功能。這對於電子市場的發展是一個極好的消息，對於電子工程師來說這也是非常值得學習的知識。