LED在景观照明、建筑装饰照明和普通照明应用中,工频市电(110V/60Hz、220V/50Hz)和太阳能将是主流原始能源。就由交流市电电源供电的LED驱动电路来说,目前主要有两种设计方案。一种方案是先利用工频变压器将AC电源降压,再利用桥式整流和滤波电路实现AC-DC转换,最后通过一个DC-DC恒流驱动器为LED或LED阵列供电;另一种方案是采用开关电源拓扑结构。这种方案是先利用桥式整流和滤波电路完成AC-DC转换,再利用一个DC-DC开关变换器输出恒流来驱动LED或LED阵列。

           传统开关电源的DC-DC开关转换器需使用一个高频变压器,目前一些LED驱动器IC组成的DC-DC降压式(buck)开关变换器一般不使用高频变压器,而是使用一个电感器。由此可见,无论是采用哪一种方案,都需要使用桥式整流器、工频或高频变压器或电感器。变压器和电感器大而笨重,这对于LED照明电源的小型化和轻量化要求来说是极为不利的。

          Zywyn公司推出的世界首款全球通用AC-DC恒流LED驱动器ZD832,采用高度集成的线性结构体系,无需外加变压器或电感器,也不需要外加桥式整流器,仅需用几个元器,就可以在85~125VAC或180~240VAC的交流电源上操作,驱动近百颗串联在一起的低功率白光或RGB LED。ZD832的输出电流达30mA,可由单个电阻来编程。其调光控制可以通过在引脚PWM上施加一个带变化占空比的PWM信号或在引脚ISET上施加一个模拟DC电压来实现。ZD832含有过温度和过电压保护电路,十分坚固耐用,而且在应用中不存在EMI问题。


一、引脚功能


二、ZD832工作原理

1、输入操作
(1)AC输入电压及其选择
         在ZD832引脚VAC+和VAC-上的AC输入电压范围为85~240VAC。当IC引脚VSEL连接到HVCC(16引脚)时,输入电压为85~125VAC;当IC引脚VSEL悬空时,IC可以在180~240VAC的电压上操作。
(2)高压DC输入
        当在IC的引脚VAC+和VAC-上没有AC电压施加时,在IC引脚HVCC上可以施加一个范围为85~340VDC的直流高压来直接驱动LED串。为减小可能出现的电压纹波,在引脚HVCC上应连接一个1μF//400VDC的电容到PGND端。
(3)调光信号输入
1)LED PWM调光
         在IC引脚PWM上施加一个50Hz~5KHz的输入PWM信号,可以对输出上的LED串进行调光,并且调光与PWM占空因数成正比,调光范围从10%到90%。
当PWM信号在引脚PWM上为逻辑“0”时,IC则进入关闭模式;当PWM信号为逻辑“1”(≥2V)时,IC则完全开通。逻辑低电平电压典型值是0.2V。
2)模拟电压调光
         用一个0~1.25的DC电压通过一个电阻RSET加至IC的引脚ISET,可以调节LED的电流,实现线性模拟调光。如图2所示。当DC电压为0V时,相当于RSET接地,LED电流在RSET的设置值上,亮度最大(100%)。随DC电压从0V逐渐增加到1.25V,LED电流则相应减小,亮度从强到弱变化。


2、输出操作
(1)整流DC高压输出
        在ZD832引脚HVCC上的DC输出电压范围为85~340VDC,可以驱动几十个乃至百多个串联在一起的LED。为减小IC引脚HVCC上整流输出电压纹波,在引脚HVCC上应连接一个至少是10μF的退耦电容到PGND端。IC输出平均DC电压VHVCC值与AC输入电压、输出电容COUT和LED电流ILED值有关,图3所示为在220VAC输入和不同输入电容COUT及ILED时的VHVCC值。 

(2)LED电流设置
LED电流ILED由IC引脚ISET上与PGND之间连接的单个电阻RSET来设置,计算公式为:
ILEG=2200V/RSET
RSET的取值范围为73kΩ,故ILED值范围为3~30mA。LED电流ILED与设置电阻RSET之间的关系如图4所示。

(3)IC引脚VOUT上的限制电阻REXT
IC引脚VOUT上的电压范围一般为3~30V,LED串通常连接在IC引脚HVCC与VOUT之间,LED电流从引脚VOUT灌入。为防止IC内部功率晶体管功率耗散过大,并保持VOUT<30V,在很多情况下需要在IC引脚VOUT外部连接一个限制电阻REXT(见图5和图6等)。

若串联LED数量为n,每个LED的正向电压降是VF,IC引脚HVCC上的DC输出电压为VHVCC,引脚VOUT上的电压为VOUT(设置其≥7V),REXT值则为:
REXT=(VHVCC-n?VF-VOUT)/ILED
REXT的额定功率为:PREXT=(ILED)2?REXT
设VF=3.3V(@ILED=30mA),COUT=10μF,在不同AC输入电压时的设计数据如表2所示。

表2   不同AC输入电压时的相关设计数据


三、ZD832驱动LED串的电路实例