LED设计入门：使用非隔离式设计降低LED灯具成本

在隔离式设计中，LED照明设计师通常会选用反激式转换器，原因是它们能提供一个简单而有效的解决方案。为满足隔离要求，设计师却不得不付出一些代价。典型8 W转换器的电路板空间可增大15%，变压器的开关损耗可将电源效率最高降低10%。高压电气隔离要求还会提高功率变压器的成本。

在许多情况下，设计师可通过采用非隔离式设计来大幅降低这些成本。制造商已开始在封闭式照明系统（如出口标志）中采用非隔离式设计方法，在此类应用中，整个电源都置于密闭的接地壳体中，最终用户接触不到任何接线。在消费类应用（如替换灯泡）中，设计师面临的最具挑战性的问题是确保驱动器与散热片相隔离，同时确保能提供有效的冷却。最近，一些元件制造商推出了橡胶隔离垫，可将LED和驱动器与散热片隔离开，同时满足UL的间隙规范。这种材料还具有非常高的导热性。借助这些产品，设计师可以更容易地对传统的灯泡替换应用实施非隔离式解决方案。具有较好导热性但电阻较高的高密度塑料也正用作散热片材质，这样可完全省去单独的隔离层。

多重效益
非隔离式设计中的大量成本节省是通过转而采用降压或降压-升压式拓扑结构实现的。这些转换器采用更少的元件、更低成本的磁芯，所需的电路板空间大为减少。不仅如此，这种设计策略还会在电源效率方面带来明显改进。虽然由于变压器及其周围元件会产生损耗，典型隔离反激式转换器的效率被限制在80%左右，但非隔离降压式转换器的效率可达到90%以上。这样一来，驱动器的热耗散会降低，从而减少散热的需要。举例来说，可以将像Power Integrations的LinkSwitch™-PH和LinkSwitch-PL单级LED转换器IC这样的器件配置为降压或降压-升压式拓扑结构，这样不仅能实现高效率、高功率因数和低THD，还能大幅降低BOM成本。

下面列出了其中的一些优势。图1所示为一款使用Power Integrations的LNK460VG设计的18 W降压式LED驱动器的电路图。此电路设计用于装入A19灯泡内，能够为78 V LED灯串提供驱动。它可以提供93%的效率、>0.95的功率因数和<25%的THD，并且仅使用28个元件。

图所示为使用这种非隔离式设计方法可能实现的大量占板空间节省。电路板的尺寸为