1-41W非隔離單電感的超簡外圍的LED恒流驅(qū)動方案

文章來源:恒光電器

發(fā)布時間:2014-03-18

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  LED照明驅(qū)動電源效率是限制光效的提升和整燈的散熱 器件成本的瓶頸之一，而非隔離驅(qū)動架構(gòu)對比反激隔離驅(qū)動架構(gòu)，具備效率高(超過90%)、輸出電壓高、BOM少成本低的優(yōu)點。尤其是近期塑包鋁、導(dǎo)熱塑料 等絕緣結(jié)構(gòu)材料發(fā)展迅速的狀況下，燈絲燈，球泡燈，PAR燈、日光燈等24W以下應(yīng)用中非隔離方案逐漸占據(jù)主流，今后也將更多切入平板燈，吸頂燈等 24W-40W功率段應(yīng)用。

Chipown(芯朋微電子)在業(yè)內(nèi)率先推出1-41W全功率段的單電感非隔離PN831X芯片系列，應(yīng) 用于Buck架構(gòu)的超精簡外圍的驅(qū)動方案，特點是外圍元件少、內(nèi)置高壓開關(guān)MOS和啟動MOS、集成自供電技術(shù)，超市照明，保護(hù)功能齊全(開路保護(hù)通過外部FB電阻 設(shè)置，更精確)，輸出電流精度高(±3%)，線電壓調(diào)整可由外部電阻設(shè)置、可搭配填谷電路。

PN8313 30V180mA/5.4W球泡燈方案

       電路圖中R1和R3為FB分壓電阻，口碑，可通過輔助繞組采樣出的電壓，LED照明品牌，等比例調(diào)節(jié)R1和R3可實現(xiàn)LED輸出開環(huán)電壓值, FB過電壓保護(hù)點約為3V。無需外接高壓啟動電阻，AC90V輸入下啟動時間仍小于150ms。

方案特點：

1)單面板設(shè)計，雙面元器件，面積：32mm*26mm；

2)全電壓范圍輸出5.4W，可過CE；

3)擁有精確輸出開路(低于50V)、短路、過溫保護(hù),CS電阻開短路保護(hù)；

4)輸出效率：≥91%(115V，230V滿載)；電流精度±3%。


由上表可知，此方案在20V-35V負(fù)載范圍內(nèi)全電壓輸入時電流精度為±1.0%，表現(xiàn)相當(dāng)突出。

PN8315 110V120mA/13.2W LED驅(qū)動方案

 

方案特點：

1)雙面板設(shè)計，行業(yè)資訊，雙面元器件，面積：13mm*24mm；

2)176V~264V電壓范圍輸出15W，3c認(rèn)證，可過CE；

3)擁有精確輸出開路(低于200V)、短路、過溫保護(hù),CS電阻開短路保護(hù)；

4)輸出效率：≥92%(176V~264V滿載)；電流精度±3%(200~264V)；

5)BOM：16個，可過CE成本低。

眾所周知，對于尺寸只有13mm*24mm，一個一元硬幣大小，溫升才是應(yīng)用過程中最關(guān)鍵的，而在176V輸入滿載80℃環(huán)溫測試時,PN8315比競爭對手IC表面溫度足足低了11.4℃之多！對于高溫環(huán)境下的LED燈具而言溫升低即等價于可靠性高。
方案特點：

1)單面板設(shè)計，店鋪照明，單面元器件， led商業(yè)照明，面積：55mm*32mm；

2)176V~264V電壓范圍輸出22.4W；

3)擁有精確輸出開路(低于150V)、短路、過溫保護(hù),CS電阻開短路保護(hù)；

4)輸出效率：≥93%(176V~264V滿載)；電流精度±3%(176~264V)；

5)BOM：18個，成本低，全插件，易產(chǎn)生。

LED開關(guān)恒流源在反復(fù)開關(guān)機(jī)下發(fā)生失效經(jīng)常是因為開機(jī)瞬間是芯片承受沖擊電應(yīng)力最大時刻之一，CE認(rèn)證，如不采取合理措施容易發(fā)生IC擊穿失效。PN831X系 列IC均采用雙模切換啟動技術(shù)， led室內(nèi)照明，在剛開機(jī)時采用超低固頻能夠在10ms內(nèi)系統(tǒng)建立能量，然后轉(zhuǎn)為準(zhǔn)諧振調(diào)頻模式，節(jié)能與環(huán)保，LED照明企業(yè)，逐步放開PWM頻率直到負(fù)載平衡，所以在 瞬間啟機(jī)或者異常短路重啟時都能避免能量過沖從而大幅降低開關(guān)應(yīng)力，同時還能保證200ms快速啟動。下圖是PN8316在AC264V輸入條件下瞬間開 機(jī)的波形圖，黃色CH1為Drain波形，綠色CH2為VDD波形，可以看到AC264V開機(jī)瞬間功率MOS管的最高尖峰僅為388V，即芯片MOS典型 耐壓的70%。VDD的尖峰僅為17.3V，即芯片VDD電源端典型耐壓的42%，3c認(rèn)證，余量充分，工作更安全。

下表是輸出LED開短路時的該方案輸入端功率數(shù)值，說明系統(tǒng)將進(jìn)入打嗝/鎖定安全模式直到短路狀態(tài)消除，能夠做到比競爭產(chǎn)品的無法直接采樣輸出電壓的保護(hù)機(jī)理要更加安全。

由上表可知，此方案在滿載84V 176V~264V輸入時線性調(diào)整率為±0.14%。

PN831X系列不帶APFC功能，，如有需要可增加填谷電路，PF值大于0.8；芯朋微電子也可提供隔離/非隔離全系列的APFC芯片供選擇。

PN8317 170V240mA/41W LED驅(qū)動方案

針對室內(nèi)照明市場急需24~40W日光燈/吸頂燈方案，PN8317可以在PN8316方案上通過加大輸入電解電容C1(400V15uF)，更改CS 檢測電阻R1(2.2R)，F(xiàn)B電阻檢測電阻R3(33K)，輸出電容C3(250V4.7uF)，酒店led照明，Buck電感T1(EE-16)即可將方案設(shè)計為 170V240mA 41W的外驅(qū)方案。

當(dāng)然，商業(yè)照明，之所以需要修改CS檢測電阻是由于PN831X系列輸出電流是由 Io=0.5x0.5/Rcs此公式所決定，而Vovp=3.3x(FB上拉電阻/下拉電阻+1)則需要FB上拉電阻/下拉電阻比值加大。而且，修改后的 PN8317 170V240mA 41W的AC176V~264V輸入下滿載效率已經(jīng)高達(dá)95%。

目前平板燈，吸頂燈等24~40W高功率段對內(nèi)置MOS的導(dǎo)通電阻提出更高要求，而芯朋微在業(yè)內(nèi)第一家推出的PN8317大功率41W單電感解決方案是不二選擇。

綜上所述，本文分析了使用PN831X系列芯片的非隔離單電感LED恒流源方案，分析了1-41W五款方案的各自特點、基本工作機(jī)理、主要參數(shù)性能和各 種保護(hù)模式。同時介紹了PN831X系列芯片和市場競爭產(chǎn)品的技術(shù)差異特點，特別是保護(hù)功能更齊全、功率段覆蓋更全面、外圍元件較少。

隨著室內(nèi)中小功率LED在燈體結(jié)構(gòu)上逐漸采用塑包鋁、高導(dǎo)熱塑料等絕緣性能良好的材料，非隔離內(nèi)置功率MOS架構(gòu)在電源驅(qū)動上的應(yīng)用將會占據(jù)主流。該PN831X系列單電感非隔離LED恒流源非常適用于球泡燈、筒燈、吸頂燈、日光燈等應(yīng)用。