将热量最小化
　　热管理是LED驱动器设计者面临的一个主要挑战。尽管LED的效率比白炽灯要高,在3W时它的电路还是会达到一个足以危机设备完整性的温度等级。而且,若要将驱动设备集成到一个标准的GU10灯座中,对散热会造成很大的困难。此时,唯一的散热方法就是将热量传导到灯的底座。在上文所谈到的方案中,LinkSwitch-TN可以添加一个热关断电路,在内核温度超过142℃时关闭功率MOSFET,从而保护LED不受损坏。一旦内核温度降低了75℃时,MOSFET就能自动重启。
　　降压/升压拓扑的效率比降压拓扑要稍微低一些,因为电源并不会在每次MOSFET开关开启时都传输到输出处。因此,它产生的热量也相对较多,但二者相差并不大。

　　 为了确保电路拓扑能够满足热调节要求,Power Integrations公司的设计者将一个电源组装部件安装到槽座里,然后测量LNK306DN上(Linkswitch-TN产品系列之一)源管脚的温度。LNK306DN是用来将负载电流调整到330mA,以驱动3个串联的LED。它的输入是85 " 265 VAC的通用输入范围。
　　理想状态下,管脚电源温度是不能超过100℃的。但是,正如上面图表所示,在25℃的室温环境下,源管脚温度会随着Vin的上升而急剧升高,并在Vin达到265 VAC时超过100℃。因此,设计者需要进行额外的散热,比如在U1 SO-8C封装的顶端添加散热片,才能满足热管理要求。
控制EMI
　　LED驱动电路必须符合关于传导EMI的EN55022B/CISPR22B标准。考虑到开关IC的高开关频率以及GU10灯座的有限尺寸,这些要求又给设计者带来了另一个很大的难题。降压/升压电路拓扑中的EMI噪音电流回路从MOSFET开始延伸到输出二极管、输出电容器并返回输入电容器,而降压拓扑中的EMI噪音电流回路是从MOSFET开始穿过续流二极管并返回到输入电容器,前者比后者要长。因此,在降压/升压设计中降噪就相对更难一些。

图2:LED滤波器和电路板
　　 为了符合工业EMI规格,Power Integration的工程师将驱动设备分成了两个板:第1个是位于顶端的转换板,另1个是位于底部的输入整流/EMI滤波器板。接着,他们在两个板之间放置了1个法拉第屏蔽板。该屏蔽板和转换器板相连,包含了1张单面镀铜PCB,该PCB另一端位于底部的输入整流/EMI滤波器板上。采用这一设计来驱动3个LED时,输入电压为230VAC的情况下传导EMI比工业EMI标准要求低了大约7 dBμV

　　　　　　　　　　　　　　　　　　图3:EMI结果(转换器板)
　　从成本的角度来考虑,这两个拓扑有着相似的优点。一个典型设计方案一般只需要大约25个组件,而且能够使用低成本的现成的感应器,而不需要定制的变压器。
　　在电流感应反馈回路的设计上有一个很重要的区别。电流回路会在正常工作时限制LED电流。设计人员可以直接采用FB管脚来感应穿过感应电阻器的电压降,从而解决电流感应问题。但是,由于FB管脚有一个1。65V的电压,这可能会导致一个不好的结果,即热量散到GU10外壳内部。因此,采用降压电路拓扑的设计人员还需要添加一些低功率信号组件来用于反馈回路。这些组件一般包括2个陶瓷电容器、2个NPN表面安装晶体管和4个精确厚膜电阻器。但是,添加这些组件产生的总成本非常低。
总结
　　相比于传统照明技术,LED无疑有着很多优势,包括更低的能耗、更长的使用寿命和更低维修率。但是,开发用于大规模LED应用的驱动器设备的工程师们也面临着很多挑战。设计人员需要认真考虑上文提到的两种拓扑的优劣,就能摒弃笨重的变压器,并满足该技术在热管理、EMI和外形大小等方面的要求。

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