TI高效率LED照明驅動電源晶片技術
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針對LED光源照明應用，多數燈具開發廠商最苦惱的問題在於，大多是因為對於驅動電路、控制調光設計經驗不足，從選擇解決方案到後段導入開發時程, 投入過多時間調校與整合。而德州儀器自購併美國國家半導體後，整合雙方於LED照明應用研發資源，推出全系列應用解決方案，以全面性的解決方案與完善的參考設計提供研發人員最佳的技術支援...
德州儀器針對LED照明應用提供的解決方案相當豐富與齊全，其實TI早在2008年即著手進行LED照明應用方案研究，加上2011購併美國國家半導體後，具充沛的整合資源來進行研究、發展LED光源照明應用領域，針對LED照明產業，德州儀器觀察LED照明應用市場將有以三個階段進行發展。
LED照明應用三大發展階段 產品設計目的不同
德州儀器針對LED照明產品市場分析，大多可以從三個發展階段來進行討論，第一階段為做出可直接替換傳統照明燈具的產品項目，主要產品方向為取代既有白熾燈的市場，由於世界各國陸續限制傳統白熾燈的生產，也為推動LED照明的一大助力。就於設計LED照明的挑戰，多著重在提升電源模組的效率、優化成本與更長的使用壽命等。
在LED照明技術發展第二階段，智慧型照明應用系統 (Intelligent Lighting System)為主，例如，以德州儀器 MCU為主要核心搭配ZigBee PLC等通訊介面來增加LED照明系統應用的附加價值。最後在第三階段則會著重在提升LED顆粒的壽命、光色、演色性的改進等等。
德州儀器針對LED照明應用，主要著重於三大關鍵市場應用方向並提供相對應的解決方案。第一個為室內照明(Indoor Lighting)，第二個為戶外照明(Outdoor Lighting)，第三個為車用照明(Automotive lighting)。
由於多數投入LED光源照明產品的製造業者，大多數沒有LED電源模組設計的開發經驗與工程團隊，所以在電源模塊開發過程, 非常耗時。為了能夠提供最佳的解決方案與技術支持，德州儀器已針對LED照明應用需求，提供給客戶不僅是晶片，而是完整應用的解決方案，甚至惱人的EMI/EMC課題，也都替客戶預先考慮於實際設計線路上，大大縮短了客戶產品開發時程與產品的穩定性。
總括德州儀器於LED照明解決方案的產品技術支援，可從交流轉直流轉換器、直流轉直流轉換器、微控制器與周邊通訊介面的應用，強化了LED照明系統的整合性與可靠性。並且針對於相對應的電源晶片與參考設計方案，皆有提供線上設計軟體 (Webench)來協助客戶增加開發過程中對產品技術的掌握度，減少開發費用的浪費的可能性。
針對非調光AC/DC應用的解決方案
由於照明法規規定，大於5W的LED光源照明應用產品，其功率因素都要大於0.9，因應此趨勢，德州儀器也提供單級主動功因校正的解決方案，且針對小功率且不需要功因校正的產品，亦推出緣邊反饋(Primary Side Regulation)的控制器TPS92315，其優點為相較於傳統的負邊反饋控制(Secondary Side Regulation)，可減少設計電路上的元件數，並且能達到輸出LED恆流的要求，更容易設計於空間有限制的燈具內。
針對需要功因校正的非調光產品需求，德州儀器提出TPS92310、TPS92311系列產品，此為整合緣邊反饋技術且具備單級主動功因校正功能的應用解決方案。TPS92311與TPS92310不同的是，由於燈頭體積方面的限制，多數客戶希望原設置於返馳式拓墣外部的MOSFET元件也能進行整合，而TPS92311即是整合高壓MOSFET於IC的方案。在LED照明應用方面，因為燈頭可用體積相當有限，因此如何兼顧縮小電路體積與提高效率，則為設計工程人員的一大挑戰。在燈頭內空間限制下，傳統負邊回授改到緣邊回授的設計方式，可省下二次側的回授電路PCB空間，使用元件也相對少。
至於TPS92310/11產品系列的特點在於，可同時提供Constant On-Time Mode與Peak Current Mode兩種操作模式。Constant On-Time Mode可提供單級主動功因校正基於返馳式拓墣的結構的功能；而Peak Current Mode則可在相同輸出功率條件下，最佳化變壓器利用率，縮小設計電路的體積。
基於此模式調整，TPS92310/11可同時支援隔離與非隔離型返馳式拓墣設計彈性。同時其整合線路異常保護功能，不需外加額外的過電壓/過電流保護線路，進而精簡線路的設計。此外，TPS92310/11也藉由QR切換操作方式，降低開關的切換損失，提高電源模組的效率。一般在實際應用時，檢視燈具的能效，是以lm/w為指標，也就是說若驅動晶片可提供更高效率的解決方案，燈具的能效自然可以相對會大幅提高。
針對TPS92310，德州儀器另提供六個參考設計，包含18W T8、22W T8...等產品設計，均為與實際客戶合作下的先期開發產品方案，藉由客戶產品機構定義的參考設計，包含EMI和相關安規要求，德州儀器解決方案均已經通過相關要求，可幫助客戶加速產品開發時程。
針對調光產品的防閃爍應用設計
在調光解決方案方面，TI已針對調光應用已提供完善解決方案，而LED調光方案的設計目的多數是為了要取代傳統室內白熾燈應用，但原本室內既有配置的TRIAC調光器均為針對60W、甚至100W白熾燈應用設計，但轉換到LED節能燈設備，相對所要驅動的電流大大的縮小，這時電源驅動模組設計方案就必須考量維持調光器最小的保持電流，不要有電流不連續的現象而造成LED燈源閃爍問題。
在TI LM3445可調光解決方案中，整合調光器角度解碼電路，驅動假性負載，維持調光器最低保持電流，改善燈具閃爍問題。而3445在實際使用上遇到客戶反饋，希望把外設高壓MOSFET元件整合到方案中，因此TI推出LM3448產品，其整合高壓MOSFET進ㄧ步縮小電源模組體積。
而在LM3447趨勢為用PSR緣邊反饋的設計方式，搭配QR操作模式提高電源模塊效率。因為採行Valley Switching方式，因此EMI表現會較好，在Dimmer Detect方面，LM3447在有Dimmer動作時才加載提高保持電流，減少功率損耗，提升效率。
MR16產品的解決方案
在MR16的解決方案方面，過往設計MR16產品時，有些客戶MR16要同時搭配TRIAC調光器與電子式變壓器，設計難度更高，其實MR16比球泡燈更複雜，針對MR16應用TI提供多種方案，基本上，由於Boost Type 架構其輸入電流可維持連續狀態，相較於Buck Type可避免LED燈源閃爍現象。
一般來說，其架構的選用，已依據15V來作界線，倘若輸出的電壓大於15V，則採用Boost架構，反之小於15V採用Buck 架構。以目前產品種類上，德州儀器提供Buck結構的LM3401、LM3409、LM3414解決方案，亦有提供LM3492、LM3444採Boost設計架構的解決方案，客戶可視MR16輸出燈的電壓數來決定相對應的解決方案。
DC-DC在路燈產品的解決方案
此外，並非做LED燈具廠商都有能力做電源設計，TI顧慮到市場各客戶的需求，推出TPS92550/1兩種電源模組解決方案，整合了切換式非隔離降壓型DC-DC模組方案，其主要應用產品可於路燈、檯燈與平面燈源，可節省大量的開發時間。
