具有APFC功能的大功率LED驱动芯片设计.docx

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1. 引言：
随着LED灯在照明、显示等领域中的广泛应用，对LED驱动器的要求也越来越高。原始驱动器的简单设计无法满足现实场景中的需求，一些先进的功能被集成在新的设计中。其中一个重要的功能是APFC(Active Power Factor Correction)。该功能能够提供稳定、高效、绝佳的LED灯光品质。
2. LED驱动器的简介：
LED驱动器，即LED电源，它的主要作用是将电压、电流的稳定输出以保证LED的稳定工作。现在主流的LED驱动芯片设计基本都采用了开关电源技术。开关电源优点在于输出电流与电压可以更加稳定，能量损失较小，因而转换效率更高。开关电源一般采用弱电压高电流的方式，故其电流和电压都是变化的。这一点虽然缺点显而易见，但是也为APFC的设计提供了基础。
3. APFC的原理：
APFC(Active Power Factor Correction)，即主动功率因数校正。APFC的目的是为LED驱动芯片运行提供稳定电压和电流，同时提高系统的功率因数(PF)。为了满足灯具中更广泛的应用需求，APFC的系统不得不采用开关电源技术，这就需要解决电流和电压波动带来的功率因数低的问题。常用的APFC电路将负载端与主电压相串联，通过控制电流大小与时序关系，使得电流电压的波形兼具大小与频率的稳定性，从而实现高功率因数。
4. APFC芯片的设计：
在LED电源的设计中，APFC技术实现一般需要采用控制电流的方式。这就需要相应的APFC芯片。APFC芯片包含多种功能，如过电压保护、过电流保护、闭环控制、反馈电路等核心电子功能模块。目前市场上众多的APFC芯片，如ST公司生产的L6563H/L6563AH、TI公司生产的UCC28063/A、Fairchild公司生产的FAN7529、ON公司生产的NCP1653A等。
APFC芯片的设计考虑如下：
(1) 输入：APFC芯片输入裸此与目标输出电压，其中裸此一般接入蓄电容，目的是将波动电压转换为稳定电压。
(2) 处理：在输入信号处理之后，APFC芯片根据功率因数修正的要求进行控制，最终输出一个稳定的电压/电流以驱动LED灯。
(3) 控制：APFC芯片的最大功耗一般是由功耗开关晶体管(PFET)和电感器的大小控制。因此，APFC芯片内置的控制电路要尽可能地从消耗的角度出发，控制省电工作，同时要满足高效、稳定性高等基本要求。
(4) 输出：APFC芯片的输出一般分为脉冲宽度调制(PWM)输出与固定电压输出两种。其中脉冲宽度调制输出一般接入滤波器，以滤去控制电路中产生的噪声。
5. 结论：
由于LED驱动芯片在照明、显示、通信等领域中广泛应用，需要满足高稳定性和高控制精度的要求。APFC功能作为核心设计要素，为LED应用中更广泛范围的深化奠定了基础，同时也为未来LED驱动器的智能化、无性化做出了贡献。