在節(jié)能、環(huán)保及全球LED照明迅猛增長(zhǎng)的趨勢(shì)下，LED球泡燈幾乎已家喻戶曉，而隨著相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，LED成本及性能水準(zhǔn)已大幅提升。安森美半導(dǎo)體專注於運(yùn)用在電源管理方案方面的專業(yè)知識(shí)和技術(shù)，克服固態(tài)照明的挑戰(zhàn)，提供LED照明應(yīng)用的完整方案，涵蓋高低功率因數(shù)、隔離或者非隔離拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、調(diào)光以及非調(diào)光的應(yīng)用等，並利用在工業(yè)應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)和專長(zhǎng)，不斷開拓新興的智慧照明市場(chǎng)，推出有線及無(wú)線通訊系列產(chǎn)品（PLC 、KNX）、環(huán)境光及無(wú)源紅外（PIR）感測(cè)器、乙太網(wǎng)供電(PoE)控制器等，滿足不同的應(yīng)用需求，推動(dòng)LED照明市場(chǎng)的發(fā)展和進(jìn)步。本文將重點(diǎn)介紹安森美半導(dǎo)體近期於AC-DC通用照明新增的產(chǎn)品系列及智慧照明方案。
功率因數(shù)校正(PFC)初級(jí)端控制LED驅(qū)動(dòng)器
針對(duì)筒燈、線性管/LED燈泡替代、電子控制裝置、LED照明引擎及智慧照明等要求高功率因數(shù)、低諧波失真的最高60 W功率的單段式設(shè)計(jì)應(yīng)用，安森美半導(dǎo)體推出LED驅(qū)動(dòng)器系列—NCL30085、NCL30086、NCL30088，利用PFC初級(jí)端電流控制演算法，當(dāng)採(cǎi)用準(zhǔn)諧振(QR)模式工作時(shí)提供高效能。以NCL30088為例，它支援隔離反激、降壓-升壓、單端初級(jí)電感轉(zhuǎn)換器(SEPIC)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，功率因數(shù)(PF)典型值高於0.98，無(wú)需光耦，能單獨(dú)從初級(jí)端實(shí)現(xiàn)精密穩(wěn)流(精度典型值正負(fù)2%)，提供線性前饋補(bǔ)償，寬VCC範(fàn)圍支援寬正向電壓應(yīng)用，低啟動(dòng)電流典型值13 uA，可工作於-40℃至125℃的工作溫度範(fàn)圍，基於負(fù)溫度係數(shù)(NTC)的電流熱反走可防止LED驅(qū)動(dòng)器在惡劣環(huán)境下過(guò)熱，並內(nèi)置一系列穩(wěn)定的保護(hù)功能，包括：LED串開/短路保護(hù)、逐週期限流、輸出二極體短路保護(hù)、VCC偏置電壓和欠壓保護(hù)、電流感測(cè)電阻短路保護(hù)及自動(dòng)恢復(fù)或閂鎖故障處理。而NCL30086「可智慧調(diào)光」，支援以控制平均LED電流的單個(gè)輸入進(jìn)行類比/數(shù)字脈寬調(diào)變(PWM)調(diào)光，與非調(diào)光的NCL30088相輔相成。
| 圖1 : ：PFC初級(jí)端控制LED驅(qū)動(dòng)器 |
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NCL30088應(yīng)用示例
高達(dá)20 W的降壓-升壓驅(qū)動(dòng)器用於LED線性燈管
NCL30088作為降壓-升壓驅(qū)動(dòng)器用於高達(dá)20 W的LED線性燈管時(shí)，交流輸入電壓範(fàn)圍90-305 Vac，正向電壓範(fàn)圍90-180 Vdc，提供100 mA輸出電流，PF大於0.98，總諧波失真(THD)典型值5%，效能高達(dá)91%。
| 圖2 : ：NCL30088應(yīng)用於LED線性燈管的評(píng)估板和效能測(cè)試值 |
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NCL30085應(yīng)用示例
達(dá)10 W的隔離型3步線性可調(diào)光驅(qū)動(dòng)器用於燈具
NCL30085作為隔離型可調(diào)光驅(qū)動(dòng)器用於燈具時(shí)，通過(guò)切換開關(guān)導(dǎo)通/關(guān)斷提供3步對(duì)數(shù)調(diào)光：75%、25%、5%，交流輸入電壓範(fàn)圍90-265 Vac，正向電壓範(fàn)圍14-28 Vdc，輸出電流350 mA，功率因數(shù)大於0.98，THD典型值10%，效能高達(dá)85%。
| 圖3 : ：NCL30085的評(píng)估板和三步調(diào)光圖示 |
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高功率因數(shù)反激式LED驅(qū)動(dòng)器—NCL30060
為確保當(dāng)工作在臨界導(dǎo)電模式(CrM)時(shí)在寬範(fàn)圍輸入電壓和輸出功率提供接近1的功率因數(shù)，安森美半導(dǎo)體推出高功率因數(shù)反激式LED驅(qū)動(dòng)器NCL30060，該元件採(cǎi)用恒定導(dǎo)通時(shí)間的PWM控制方法，可支援大於50 W的功率範(fàn)圍。次級(jí)端回饋控制支援諸如隔離型1-10 V調(diào)光、寬正向電壓範(fàn)圍或要求LED模組熱回饋的應(yīng)用，典型用於LED驅(qū)動(dòng)器、光源和燈具及電子控制裝置等中等功率單段式設(shè)計(jì)應(yīng)用。NCL30060支援達(dá)700 V的高壓?jiǎn)?dòng)，提供高功率因數(shù)及低THD，寬Vcc範(fàn)圍，提供直接的光耦回饋連接，整合12 V門極驅(qū)動(dòng)鉗位和自動(dòng)恢復(fù)/閂鎖故障選項(xiàng)等功能，並內(nèi)置初級(jí)端過(guò)流、輸出過(guò)壓、繞組短路、輸出整流器短路、輸出短路、欠壓等穩(wěn)定的故障保護(hù)。安森美半導(dǎo)體還為該元件提供輔助設(shè)計(jì)工具和支援，包括NCL30060LED1GEVB評(píng)估板、EVBUM2240/D評(píng)估板手冊(cè)及基於Microsoft ExcelR的設(shè)計(jì)工具。評(píng)估板支援90-305 Vac的輸入電壓範(fàn)圍，10-41 V的正向輸出電壓範(fàn)圍，提供700 mA恒定的輸出電流和高達(dá)25 W的輸出功率，支援1-10 V或PWM調(diào)光，THD小於10%，效能高達(dá)88%。
| 圖4 : ：NCL30060LED1GEVB評(píng)估板和@25 W時(shí)的性能表現(xiàn) |
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高功率因數(shù)低紋波兩段LED驅(qū)動(dòng)器—NCL30030
安森美半導(dǎo)體的NCL30030針對(duì)高棚燈、路燈和停車場(chǎng)照明、槽形燈具替代、高壓氣體放電燈(HID)替代、舞臺(tái)燈光等大功率照明應(yīng)用，高度整合CrM PFC及QR反激控制器：PFC段利用獨(dú)特的乘法器結(jié)構(gòu)提供低THD，而QR控制器利用專有穀底鎖定系統(tǒng)提速，並隨著功率減小降低開關(guān)頻率，以提供高達(dá)90%的效能。可提供故障控制引腳用於可編程的熱關(guān)斷，且可使用專用引腳禁用PFC。NCL30030支援700 V高壓?jiǎn)?dòng)，提供高達(dá)30 V的寬Vcc範(fàn)圍，內(nèi)置穩(wěn)定的保護(hù)組合，可進(jìn)行自動(dòng)恢復(fù)故障處理。
安森美半導(dǎo)體為NCL30030提供 NCL30030LEDGEVB評(píng)估板，支援90-305 Vac的輸入電壓範(fàn)圍、60-210 V的正向輸出電壓範(fàn)圍、 700 mA的輸出電流和高達(dá)150 W的輸出功率。
智慧照明
智慧照明通過(guò)通訊及感測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端控制（導(dǎo)通或關(guān)斷，調(diào)光或改變色彩）及監(jiān)測(cè)（遠(yuǎn)端診斷），從而以更少電能執(zhí)行相同或更多任務(wù)，達(dá)到提升效能、節(jié)能的目的。
(一)通訊
PLC數(shù)據(jù)機(jī)/電力線驅(qū)動(dòng)器
電力線組成了全世界最大的銅基礎(chǔ)設(shè)施，電力線通訊(PLC)已成為用為主要通訊及控制鏈路的符合邏輯之途徑。使用PLC數(shù)據(jù)機(jī)可實(shí)現(xiàn)雙向通訊，以構(gòu)成完全聯(lián)網(wǎng)的智慧系統(tǒng)。安森美半導(dǎo)體提供PLC數(shù)據(jù)機(jī)NCN49599、用於智慧電網(wǎng)的NCN49597、用於智慧電錶的AMIS49587，以驅(qū)動(dòng)功率放大器NCS5651。
NCN49597基於ARMCortexM0內(nèi)核微控制器（MCU），同時(shí)支援AC及DC工作，每通道最大串列傳輸速率達(dá)4.8k，支援A、B、C及D波段，且提供可編程軟體，而NCN49599在NCN49597基礎(chǔ)上還整合1.2 A、兩段式功率放大器。AMIS-49587基於 ARM7 MCU，僅支援AC工作，每通道最大串列傳輸速率為2.4k ，支援A、B波段。這些數(shù)據(jù)機(jī)都採(cǎi)用領(lǐng)先的擴(kuò)頻型頻移鍵控（S- FSK）技術(shù)，嵌入MAC+PHY，提供極低耗能。
| 圖5 : ：PLC數(shù)據(jù)機(jī)/電力線驅(qū)動(dòng)器 |
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KNX收發(fā)器
KNX是基於OSI的標(biāo)準(zhǔn)化(EN 50090, ISO/IEC 14543)網(wǎng)路通訊協(xié)定，用於智慧樓宇。KNX網(wǎng)路基於現(xiàn)有雙絞線，使用KNX收發(fā)器來(lái)通訊。KNX承接及融合了此前的三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：歐洲家用系統(tǒng)協(xié)定(EHS)、BatiBUS及歐洲安裝匯流排(EIB或Instabus)，並支援EN50090歐洲標(biāo)準(zhǔn)、ISO/IEC14543-3國(guó)際標(biāo) 準(zhǔn)、GB/Z20965中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)、ANSI/ASHRAE135美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)等開放標(biāo)準(zhǔn)。
KNX收發(fā)器可連接電路及感測(cè)器，為建築物內(nèi)9600波特KNX雙絞線(TP)匯流排提供溫度及亮度控制，而TP匯流排可提供數(shù)據(jù)通訊及電源。安森美半導(dǎo)體的KNX收發(fā)器NCN5120整合20 V穩(wěn)壓器和兩路DC-DC轉(zhuǎn)換器，提供3.3 V固定電壓和3.3 V-21 V的調(diào)節(jié)電壓，用於照明控制、遮光和百葉窗控制、供暖、通風(fēng)、訪問(wèn)控制和遠(yuǎn)端控制，整合度高、物料單成本低。
(二)感測(cè)
運(yùn)動(dòng)感測(cè)器無(wú)源紅外控制器(PIR)
針對(duì)照明應(yīng)用的感測(cè)器市場(chǎng)，安森美半導(dǎo)體推出PIR NCS36000，可放大和調(diào)節(jié)源自PIR感測(cè)器的信號(hào)。該元件的工作電壓為3.0 V— 5.75 V，整合低雜訊雙級(jí)放大器，並整合電壓參考以驅(qū)動(dòng)感測(cè)器，內(nèi)部振盪器帶外部電阻電容，支援單/雙脈衝檢測(cè)，數(shù)字濾波器可將故障警告減至最少，可直接驅(qū)動(dòng)LED及繼電器。客戶可訂製數(shù)字濾波和類比工藝，靈活且物料單 (BOM)成本比可相比擬的分立元件方案更少，適用於配合寬範(fàn)圍的佔(zhàn)用情況感測(cè)器。
| 圖6 : ：運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器PIR |
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環(huán)境光及距離感測(cè)器
安森美半導(dǎo)體提供NOA1212 、NOA1305環(huán)境光感測(cè)器及NOA3302環(huán)境光及距離感測(cè)器。該系列元件可根據(jù)EEPROM靈活訂製，具0.0125流明檢測(cè)，帶可訂製的濾波(即適光性光回應(yīng))，提供暗電流及溫度補(bǔ)償、最低的平均每解析度位的能耗，其高速模式I2C介面在斷電期間對(duì)匯流排工作沒有任何影響。
(三)乙太網(wǎng)供電(PoE)控制器
安森美半導(dǎo)體提供NCP1080、NCP1081、NCP1082、NCP1083、NCP1090、NCP1091、NCP1092、NCP1093、NCP1094用於PoE應(yīng)用，以NCP1083為例，它整合完全相容的PoE和DC-DC控制器，可用於驅(qū)動(dòng)LED燈，而LED燈可通過(guò)PoE遠(yuǎn)端控制。當(dāng)乙太網(wǎng)線纜上通電時(shí)，NCP1083支援正常的PoE工作。而在乙太網(wǎng)線纜上沒有通電時(shí)，此元件接受輔助電源輸入，為應(yīng)用供電。NCP1083符合IEEE 802.3at標(biāo)準(zhǔn)，支援達(dá)40 W穩(wěn)壓功率的擴(kuò)展功率範(fàn)圍，峰值效能高達(dá)89%。
結(jié)語(yǔ)
安森美半導(dǎo)體持續(xù)推出新系列AC-DC通用照明方案以滿足對(duì)尺寸、效能、功率因數(shù)、驅(qū)動(dòng)電流等不同要求之各類應(yīng)用，並因應(yīng)當(dāng)前智慧LED照明的發(fā)展潮流，提供領(lǐng)先的通訊、感測(cè)器系列產(chǎn)品及方案，為工程師實(shí)現(xiàn)更節(jié)能環(huán)保的智慧照明系統(tǒng)擴(kuò)展設(shè)計(jì)選擇。
