关于打造高PF、低THD的LED电源驱动方案的分析和介绍

要用LED作照明光源就要解决首要的电源驱动问题。

针对消费类的面板灯、筒灯、投射灯等LED照明方案，机智的英飞凌工程师基于PFC + 数字DC~DC恒流的想法，设计了一个高效率、高弹性、高安全性的解决方案。

1  PFC 功率因数校正

PFC，是指功率因数校正。功率因数可以衡量电力被有效利用的程度，当功率因数值越大，代表其电力利用率越高，好的驱动电源PF值可以做到0.95以上。比如，在一些电源的应用领域，特别是欧洲，对电源有功率因数的要求，以降低对电网的干扰。

对比到LED，要做到高效、节能、环保，在驱动电路使用PFC就必不可少！针对PFC的功能，工程师挑选了功率因数校正转换器TDA4863-2，最直接的作用是交流电源输入、变换为直流电源输出。

TDA4863-2典型应用

PFC这边的MOSFET，则挑选了IPD80R2K8CE，其作为800V CoolMOS CE系列的产品，是具有800伏击穿电压的英飞凌高性能器件。该器件根据超级结(SJ)原理设计而成，在不牺牲易用性的同时，提供了快速开关型SJ MOSFET的全部优点。

IPD80R2K8CE的优点：

1）高效率和高功率密度

2）卓越的性价比

3）高可靠性

4）易于使用

2  数字DC~DC 直流降压

数字DC~DC，简而言之，就是数字化的直流电源降压器，并设计为一个恒流源，提供输出电流控制。在综合了各方面的考虑后，工程师挑选了ILD2111做直流降压控制器，MOSFET采用了IRFR120N。

英飞凌的ILD2111是一款高性能可配置的数字化降压（Buck）控制器，设计成恒流源与智能输出电流调节，可针对10至150 W的LED驱动提供输出电流控制。因此，这款控制IC可满足不同消费类LED照明的需求。

ILD2111只需少量外部元件。输出电流可由电阻轻松且准确地设置，并且兼容LEDset接口。这款控制IC能实现低至1%的无闪烁PWM调光。它还可以自动选择工作窗口，从而根据开关频率和输出电流纹波以最佳方式对不同负载进行稳压。控制器的输出电压为15到55 VDC。此外，大量的用户可配置保护功能，包括欠压和过压、短路、过流或过温等等保护。

ILD2111管脚图示

而IRFR120N，则是较为普遍的N沟道功率MOSFET，十分简单易懂，这里就不详述了。

至此，上述提及的四样核心器件就准备完毕了！接下来请看工程师们如何操刀电路图设计。

该方案使用的英飞凌物料清单

3  强大的设计 nice design

抱着点亮万家灯火的理想，工程师们经过了无数日夜的思索、设计与修正，一次次的调试、测量与检验；终于，我们的方案出炉了。

此方案由两级组成，前级是TDA4863-2作为控制器的单级PFC反激实现的恒压电路，具有稳定可靠的特点，高PF，低THD。后级是英飞凌创新的数字控制DC/DC控制器ILD2111的恒流电路。

20W PFC+数字DC/DC恒流LED驱动方案

方案实物图

该电路可用电脑通过UART接口配置重要参数，支持电阻设置多达16档输出电流，支持外部PWM信号进行调光，并能运行在连续导通模式，自动选择最佳开关频率匹配输出电流纹波，达到最高效率。同时具备过载、开路、短路以及智能过温保护功能，使得安全性也得到了保障。

该驱动方案的整体性能指标

从上图，我们可以看到整机效率达到82%，总谐波失真<15%，表明这是具有实用价值的方案。这无疑也是一种高扩展性的方案，有利于驱动电源的平台更集中。如果你有想法，不妨尝试从该方案入手，再进行适当的修改。