LED 設計基礎： 使用非隔離式 LED 設計來降低成本
<copied from Power Integrations Incorporated>
在隔離式設計中，LED 照明設計者常常會選擇返馳式轉換器，因為其提供簡單又有效的解決方案。 為了達到隔離的需求，設計者需要付出代價。 一般 8 W 轉換器的電路板空間會增加 15%，而變壓器中的切換損失會讓電源效率降低高達 10%。高壓電化隔離需求也會增加電源變壓器的成本。
在許多情況下，設計人員可以利用非隔離的方法，大幅降低這些成本。 製造商已經針對像出口標誌這種封閉系統 (整個電源供應器是裝在接地的外殼，而且沒有一般使用者可以存取的佈線)，轉移到非隔離實作。 在消費者應用方面 (如更換燈泡)，設計人員所面臨對最具挑戰性的問題，就是確保驅動器與散熱片隔離，並同時確保散熱片提供有效的冷卻效果。 最近有些元件製造商紛紛推出隔離橡膠墊，可將 LED 和 驅動器與散熱片隔離，並符合間隔距離的 UL 規格。 該材質也提供非常高的導熱性。 這些產品可讓設計人員更輕鬆地將非隔離解決方案實作在傳統燈泡的更換應用上。 具有適當導熱性但高電阻的高密度塑料，也被用在散熱片本身，而不需要個別的隔離層。
多重優點
在非隔離式設計中，很多節省的成本要歸功於移至降壓式或升降壓式架構。 這些轉換器具有較少的元件、成本較低的磁性元件，而且所需要的電路板空間少很多。 此外，這種設計策略在電源效率方面帶來很明顯的改善。 雖然一般隔離的返馳式轉換器因為變壓器及變壓器周邊元件的損失，使得效率受限於 75% 到 85% 的範圍內，但非隔離降壓式轉換器可以將效率提高至 90% 以上。 如此會導致驅動器的散熱量較少，而減少對散熱的需求。 例如，像 Power Integrations 公司的 LinkSwitch™-PH 和 LinkSwitch-PL 這類裝置，Single-stage LED 轉換器 IC 可配置為降壓或升降壓式架構，以提供高效率、高功率因數 (PF) 和低 THD，同時大幅降低 BOM 成本。
這些優勢的部分說明如下。 圖 1 說明的是使用 Power Integrations 的 LNK460VG 之 18 W 降壓 LED 驅動器的電路圖。這個電路是為了配合 A19 燈泡而設計，能夠驅動 78 V LED 串。 其提供 93% 的效率，功率因數 (PF)> 0.95，THD < 25%，而且只使用 28 個元件。
在隔離式設計中，LED 照明設計者常常會選擇返馳式轉換器，因為其提供簡單又有效的解決方案。 為了達到隔離的需求，設計者需要付出代價。 一般 8 W 轉換器的電路板空間會增加 15%，而變壓器中的切換損失會讓電源效率降低高達 10%。高壓電化隔離需求也會增加電源變壓器的成本。
在許多情況下，設計人員可以利用非隔離的方法，大幅降低這些成本。 製造商已經針對像出口標誌這種封閉系統 (整個電源供應器是裝在接地的外殼，而且沒有一般使用者可以存取的佈線)，轉移到非隔離實作。 在消費者應用方面 (如更換燈泡)，設計人員所面臨對最具挑戰性的問題，就是確保驅動器與散熱片隔離，並同時確保散熱片提供有效的冷卻效果。 最近有些元件製造商紛紛推出隔離橡膠墊，可將 LED 和 驅動器與散熱片隔離，並符合間隔距離的 UL 規格。 該材質也提供非常高的導熱性。 這些產品可讓設計人員更輕鬆地將非隔離解決方案實作在傳統燈泡的更換應用上。 具有適當導熱性但高電阻的高密度塑料，也被用在散熱片本身，而不需要個別的隔離層。
多重優點
在非隔離式設計中，很多節省的成本要歸功於移至降壓式或升降壓式架構。 這些轉換器具有較少的元件、成本較低的磁性元件，而且所需要的電路板空間少很多。 此外，這種設計策略在電源效率方面帶來很明顯的改善。 雖然一般隔離的返馳式轉換器因為變壓器及變壓器周邊元件的損失，使得效率受限於 75% 到 85% 的範圍內，但非隔離降壓式轉換器可以將效率提高至 90% 以上。 如此會導致驅動器的散熱量較少，而減少對散熱的需求。 例如，像 Power Integrations 公司的 LinkSwitch™-PH 和 LinkSwitch-PL 這類裝置，Single-stage LED 轉換器 IC 可配置為降壓或升降壓式架構，以提供高效率、高功率因數 (PF) 和低 THD，同時大幅降低 BOM 成本。
這些優勢的部分說明如下。 圖 1 說明的是使用 Power Integrations 的 LNK460VG 之 18 W 降壓 LED 驅動器的電路圖。這個電路是為了配合 A19 燈泡而設計，能夠驅動 78 V LED 串。 其提供 93% 的效率，功率因數 (PF)> 0.95，THD < 25%，而且只使用 28 個元件。
圖一
圖二、顯示在使用這個非隔離方法的情況下，可能節省的大量空間。 電路板規格為 53.5 mm x 19.6 mm。