购买LED驱动器还是自行设计

应该购买LED驱动器还是自行设计？随着固态照明技术的发展，商机不断涌现，大量照明公司和设计公司进入了通用照明领域。上述技术发展也为期待着重新设计照明灯具或用新型LED产品替换现有传统爱迪生式产品的设计人员带来了巨大挑战。当然，我们可以购买市场上现成的LED驱动器，而且选择也不少，不过2009年新上市的不少解决方案将能够帮助各公司设计出其自己的智能驱动器。

许多早期采用LED技术的企业都认为LED是一种简单的技术发展，但很快发现LED其实是一种革命性的技术。他们发现，只有通过认真的设计才能实施新型电子、光学和散热技术。不少率先推出电子产品的公司其产品都不尽如人意，不得不重新设计，提升效率，改进成果。有的公司把设计外包出去，让有实力的电源和模拟工程师开展设计工作，这些工程师终其一生都在学习实践如何驱动LED所要求的电源电路和恒定电流。我们需要的电子技术，不管是照明设备镇流器或电源，通常都可统称为LED驱动器。

目前，工程师可从Philips Advance、LED Dynamics、Meanwell或Magtech等知名公司直接购买现成的标准化LED驱动器。LED需要不同AC或DC输入电压生成的恒定电流。通用照明产品常用的是北美120V的AC输入和欧洲230V的AC输入，而专用照明子系统通常则需要12VDC和24VDC。直接从制造商购买LED驱动器有助于快速进入市场，简化设计流程，但同时也会增加最终产品的成本。此外，如果LED驱动器的规范不能完全满足您的要求，那么产品的效率就会有所降低，难以为终端客户带来LED解决方案真正的绿色节能优势。此外，购买现成的LED驱动器虽然能获得5年质保，但却难以随市场要求的变化保证产品的灵活性。

其实，市场上有不少电子产品都有助于设计人员构建智能LED驱动器。许多此类产品都采用了微控制器，可以帮助工程师设计出可编程的灵活型平台，而这些平台可以进行修改并用于多种项目。这种方法使得设计人员能重复使用IP，方便地添加新特性，并在降低研发成本的同时实现规范的更新升级。

LED照明系统可通过增加通信链接来实现功率、调光、色彩混合和输出闪控等功能，这种技术越来越受到青睐。电力线调制解调器、无线射频和有线链接不断推广。DALI是一种在欧洲广泛使用的有线标准，DMX512则在全球广泛应用于娱乐和建筑照明系统。智能LED驱动器将帮助设计人员方便地添加上述通信链接，并通过微控制器处理数据。

LED照明系统具有内在的节能优势，因此需求不断上升。一盏8W LED灯泡生成的流明输出相当于60W的白炽灯泡。为了提升LED灯具的节能效果，我们还为智能LED驱动器添加了感应器，控制何时让灯泡发光。环境光、运动和占用感应器都能方便地添加到智能LED驱动器中，而大多数微控制器都能通过内置的模数转换器（ADC）读取感应器的模拟电压输出。由于灯具可实现按需发光，因此使用感应器的优势非常明显，而且还可以方便地统计节能效果。这显然将缩短家庭和商业领域采购与安装智能照明灯具的投资回报期。RGB系统的色彩感应器反馈也深受欢迎，并将需要智能化功能确保在LED的整个寿命过程中让建筑设计人员获得其所指定的确切色彩。

采用闪存的微控制器还有一个优势，就是能写入并存储关于照明产品的智能信息。运行期间的关键信息可以计算、存储并于今后读取。现在的照明制造商普遍关心灯具的打开时间、序列号、震动和温度情况等相关信息，他们能用上述数据来确定质保条款。照明制造商宣称LED灯泡能使用5万小时，并用EEPROM来捕获产品生命周期数据，从而得到所需的关键反馈。

目前市场上的许多组件都能帮助您设计出自己的智能LED驱动器电子产品。您可购买并对自己的微控制器进行编程，将其连接到National的LM3404等一些标准的驱动器电路上，这些电路在单一IC上集成了5V稳压器、恒定电流控制器、门驱动器和FET。以下图1显示的是典型的单通道LED驱动器解决方案示意图。从电路图可以看出，标准通信接口为微控制器提供智能控制。uC提供恒定电流控制器/门驱动器/FET，以获得6个LED单通道所需的电流。

 

图1：使用uC和恒定电流驱动器的智能单通道LED驱动器

本方法可扩展添加更多LED驱动通道，通过增加更多LM3404来创建RGB-A彩色方案。虽然这是目前针对高流明输出LED灯具的常见驱动方法，但成本较高，而且比较复杂，需要在单一的PCB上集成上述所有组件。

随着技术的不断发展，集成度更高的解决方案不断涌现，驱动器制造商也在努力减少组件数量，帮助客户降低成本。赛普拉斯半导体公司推出的PowerPSoC等产品能为设计工程师提供在单一的单片散热增强型封装中构建智能LED驱动器的全部构建块。PowerPSoC目前在单一的集成电路上集成了斩获殊荣的可编程片上系统（PSoC）以及CSA(電流放大器)、磁滞控制器、5V DC-DC稳压器和功率FET。该片上系统使照明设计人员能创建满足所有市场要求的驱动器平台。

PowerPSoC是首款集成了嵌入式微控制器以及集成式高功率外设功能的产品，包括4个内置32V 1A标称低压侧n通道MOSFET、4个32V 6 MHz标称电流感应放大器、4个2 MHz磁滞控制器（可配置为降压、升压或升降压）以及一个32V输入电压稳压器。由于能够与PSoC?的集成功能灵活配合，因此PowerPSoC能提供更多功能，包括赛普拉斯的CapSense、EEPROM仿真以及更多数字（PWM、计时器、计数器）、模拟（ADC、PGA）和通信（DMX512、DALI、SP I、RS -232）选择。这种高度集成加之在配置功能，有助于简化硬件设计，缩短测试时间，并降低物料清单成本。

以下给出的音乐会照明应用显示了4通道智能LED驱动器的实施方案，该方案驱动一组RGB-A标准的LED。从图2可以看出，此前应用所需的全部外部组件都集成到了Power PSoC上，包括微控制器、通信链接、恒定电流控制器/驱动器、5V稳压器和FET等。DMX512协议是PowerPSoC工具中的一个用户模块。板上5V稳压器能使用DC电压，并为Power PSoC提供5V电压，且为包括RS-485 DMX512收发器在内的板上其他器件提供电流。此外，恒定电流控制器/门驱动器和FET能直接驱动LED串，最高支持1A和32V。在本例中，Power PSoC驱动4通道（6个）LED，正向电压为21V，电流为700mA，而且使用了高效的浮动负载压降拓扑，用AC-DC转换器提供的24V DC实现了所需的21V电压。根据可用的输入电压和系统中LED的数量，我们也可让Power PSoC实施升降压、升压或SEPIC解决方案。

图2：赛普拉斯 PowerPSoC能集成多达4通道的LED驱动器，尽可能减少外部组件数量。

观察目前市场上一些现成的标准LED驱动器，我们能看出如何用Power PSoC来开发智能替代方案。

Magtech LD1007系列产品支持升降压设计，可接受10.5-30VDC电压，生成高达700mA的恒定电流，电压输出最高为24VDC。这种LED驱动器非常适用于建筑照明。该LED驱动器根据设计驱动一串7 ~ 8个LED，每个正向电压约为3V。Power PSoC可在单芯片上集成该功能，支持1 ~ 4串的7 ~ 8个LED，每个通道外部只需一个感应电阻、电感和二极管。板上集成的5V稳压器能让用户使用7-32VDC，从而获得芯片所要求的5V和30ma电流，并为设计方案的其他功能提供额外的220mA电流。Power PSoC和大多数建筑照明系统都需要类似于DMX512的通信接口来控制照明灯具。由于Power PSoC是其中一种可用的用户模块，我们能通过Power PSoC将其方便地添加到LED驱动器。

设计人员还能购买Philips Advance Xitanium系列LED驱动器，该系列驱动器支持多种通用输入（120到277VAC），可为LED灯具提供350到700ma的恒定电流，功率高达100W。

LED120A0700C28D0专门支持120VAC，能提供700ma的恒定电流，并同时支持.9的Power Factory标称。该LED驱动器能提供高达20W的功率，驱动多达12个串联Luxeon LED，以充分满足建筑和显示照明需求。此外，我们也可在前端上用有源PFC芯片和Power PSoC设计一个通用离线可调光LED驱动器，从而实现高效性（>85%）和接近一致的PFC（>.98）电路，满足LED替代灯泡的要求。ST L6562能为Power PSoC提供AC整流输入和较低的THD电压输出。PowerPSoC通过智能功能支持TRIAC调光、EEPROM仿真和其他功能，从而驱动恒定电流负荷输出，实现单位通道32W的功率。图3给出的方框图例示了这种智能型解决方案，该解决方案已用于有关参考设计，可大幅降低系统的整体成本。

 

图3：有源PFC L6562和PowerPSoC相结合，实现了一款高PFC和高效性LED驱动器，成本大大低于市场上现成的解决方案。

2010年，照明设计人员应自己决定应该购买LED驱动器还是自行设计。市场上已经推出了大量解决方案和相关技术支持，可帮助您自行设计智能功能。不久，随着解决方案的大幅推广和成本的降低，您率先自行设计的智能功能所实现的产品特色化或许能帮助您在竞争中脱颖而出。当然，您甚至可以从镇流器制造商那里购买已经实施了PowerPSoC的现成LED驱动器。您不妨花些时间来进行思考和设计，成果可能会让您自己都大吃一惊。