新一代LED区域照明应用的考量

    再者，虽然RMS电流输出必须经过控制，但LED对电源展现的是固定负载的形式，使得电源的瞬态响应特性不会成为问题，也因此，我们可以使用安森美半导体的NCP1216控制芯片搭配上一个高功率MOSFET、一颗电感以及少数外接无源器件，在一个单功率级电路上实现一个简单高能效的PFC和定电流转换器，由于输出通常不需滤除100/120Hz主电源的频率成份，因此可以不需在电路中使用大型电解电容，如此不仅可以缩小电路尺寸，同时还能改善整体电源的可靠度。

    对电源转换技术有经验的读者将可以看出，这是一个将交流主电源电压以D1到D4进行整流，接着通过由电感器L1、MOSFET开关Q1、输出电容C4以及控制器所组成降压电路转换到较低电压的简单降压式转换电路。在这个90到135Vac输入的特定电路中，由并行电流传感电阻R4、积分电路R6和C6以及光电耦合器所组成的简单反馈网络可以让这个电路以定电流输出模式运作。

    通常在非隔离式设计中并不需要光电耦合器，但在这里用它来对LED串顶端的电流传感信号进行移位处理，这个电路的特殊实现方式使得它能够提供高功率因数和定电流输出，降压输入电容C2，通常又称为降压电容则必须对输入桥式整流电路上所出现的120Hz全波整流波形拥有高阻抗，否则功率因数就会如电容式输入滤波器一样出现大幅劣化的情况，这个电容的典型值大约在0.1μF到0.47μF的范围，主要依电路的目标输出功率而定。

    电感L1在设计上主要是电感值要够低以便让降压式转换器可以在非连续导电模式下运作，这对电路的高功率因数相当重要，这也代表了在开关断开的时间内，储存于电感器中的能量会下降到0，同时流经它的电流也会在Q1导通进行下一个开关周期前停止。通常降压式转换器会以连续导电模式运作，二极管D6在Q1断开时导通，同时电感器电流永远大于0，后者需要较高的L1电感值，不过扼流圈中的电流纹波成份可以变得相当低，将有助于通过C4的电容性滤波输出降到最低。

    在非连续导电模式中，C4的值也可以相当小，原因是它只需用来滤除电流波形中的高频开关成份，LED负载上出现的输出纹波波形为降压转换器输入端120Hz脉波式直流的缩小版本，C4的典型值大约在1到5μF，同时应该采用低ESR的聚丙烯薄膜电容。

    NCP1216控制器在实现上是以占空比或MOSFET的脉波宽度通过由光电耦合器所提供引脚2上的反馈信号控制，电阻R3将控制器设定为传统的PWM模式而非电流模式，反馈信号通过由R6和C6组成的RC网络积分，因此120Hz波形的平均直流值被用来做为反馈信号，这个网络形成了大约在10Hz处的低频极点，因此光电耦合器不会对输出纹波的120Hz波封进行反应，所得到的结果则是MOSFET会在开关周期中维持固定的导通时间，这个低带宽闭环路情况对高功率因数而言也是必要条件，因此由以上所描述的电流运作可以看出，降压式转换器的输入阻抗看起来为纯电阻，也使得输入主电流波峰会和输入电压波峰一样，同时功率因数会接近一单位，而控制器也能够维持不受主电源线路电压或LED顺向压降影响的平均电流大小，提供给LED负载稳定的固定平均电流输出，电流环路的增益为光电耦合器电流转换函数斜率的函数，能够适用于典型的定电流运作LED负载。