LED电源架构和LED电源管理总线.doc

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1、LED电源架构和LED电源管理总线人们需要高效率、低功耗、符合能效规范的电子设备，需要更高性能、更小形状因数的无线系统，这为LED电源和LED电源管理设计提出巨大的排战。设计人员要为各种DSP、MCU、FPGA、ASIC、音频/视频和显示电路提供多电压、更大电流、更高效率、更低功耗、更低噪声、更小形状因数的LED电源和LED电源管理。为此出现了各种各样的LED电源架构来满足变化的LED电源管理要求。分布式LED电源架构分布式LED电源架构（DistributedPowerArchitecture,PDA）是基站用的第一代LED电源架构。PDA的一个实例示于图1。这种LED电源架构对每个电

2、压轨用隔离（砖式）LED电源模块提供。当电压轨有限时，PDA工作良好，但每增加1个电压轨，其成本和PCB面积都显著增加。电压轨时序也是困难的，需要增加外部电路来解决电压轨时序，这也会增加成本和板面积。图1典型的DPA架构中间总线架构为了克服DPA尺寸大和成本高的缺点，第二代系统采用中间总线（IntermediateBusArchitecture,IBA）架构。中间总线架构有固定电压（fixedvoltage）IBA，非稳压(unregulated)IBA和准稳压（Quasi-regulated）IBA几种架构。图2所示的固定电压IBA采用单个隔离砖式LED电源模块和很多非隔离负载点（Po

3、l）DC/DC变换器。Pol可以是LED电源模块（如TI公司的PTH系列），也可以是分立的降压变换器。隔音变换器的输入电压范围（36~75V或18~36V）与第一代相同。它所产生的中间总线电压稳定到3.3V，5V或12V。中间总线电压选择取决于系统设计师。这种设计的好处是：较小的PCB面积、较低的成本和较容易的电压时序（由于有自动跟踪特性）。这种LED电源架构使效率降低，每个电压需要两次变换。图2固定电压中间总线架构为了满足微小区基站设计对高效率和小占位面积的要求，需增加隔离变换器效率，使其工作在固定占空比和不稳压输出，这就是非稳压中间总线结构。这种结构采用非稳压总线变换器，其输出电压是

4、输入电压之比（例如TI公司ALD17 5：1变换器产生的输出电压是输入电压的五分之一）。用这种技术设计的150W系统的第一变换级用十六分之一砖式变换器效率可达96%。这种架构的限制是总线变换器的最大输入电压范围是36~55V。Pol的输入电压必须小于12V，才能使Pol产生1V或小于1V的输出电压。为了满足一些无线供应商坚持要保持36~75V传统宽输入电压规格的要求，LED电源供应商推出准稳压IBA。这种架构与非稳压IBA的主要差别是在输入电压超过55~60V范围，其输出电压稳定到10V左右。这种架构的缺点是隔离LED电源模块必须增大尺寸来实现稳压电路和在55V以上效率降低。分比式LED

5、电源架构分比式LED电源架构(FactorizedPowerArchitecture,FPA)采用3个灵活的单元来重新规定每个变换级的范围，使得LED电源密度和效率都比较高。第1个单元是总线变换器模块（BCM），这是1个窄范围输入、非稳压、高效率总线变换器，它采用ZCS-ZVS正弦幅度变换器（SAC）提供隔离和电压变换。有高电压（高达384V）和中电压（48V）输入两个版本。FPA的第2个单元是预调器模块（PRM），这是1个高效率升压一降压变换器。FPA的第3个单元是电压变换模块（VTM），它与PRM组合在一起提供低电压输出（如需要可低到0.82V）。FPA单元为LED电源系统设计提供更

6、大的灵活性、伸缩性和更高的效率（图3）。就尺寸而言，工作在3.5MHz有效频率的SAC，对于高LED电源变换在小封装中采用平面磁性元件，这种结构使功率密度大于1000W/in3。图3FPA系统（效率和尺寸）新一代SoCLED电源管理APC（先进的LED电源管制器）靠动态或表态管理LED电源电压和漏电流，使SoC（系统芯片）能耗最佳化。采用两种技术：DVS（DanamicVoltageScalling）和AVS（AdaptiveVoltageScalling）来管理SoCLED电源电压。APC适用两个软IP版本：APC1和APC2。APC1设计用于单SoC；APC2设计用更复杂SoCLED

7、电源管理架构，支持个并行电压和时钟。APC2在内部共享电压域时具有控制多个独立时钟域的能力，这种能力特别重要，这可允许低功率工作。PWI2.0总线接口可使APC2连接到多个外设器件或另外SoC。图4示出采用APC2的双域SoC系统架构。SoC由两个主要逻辑单元（硬件加速器和CPU）组成。在每个电压域内有1个用于AVS控制的硬件性能监控器（HPM）。时钟管理单元为电压域和HPMs提供时钟信号。APC的4个主要功能单元示于APC2单元内