LED灯具的高效率高精度离线式驱动方案.docx

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1、适于37WLED灯具的高效率、高精度离线式驱动方案在全球节能环保的大趋势卜.，LED照明由于具有高光效、高节能、长寿命、高牢靠性等优点而广受关注。很多国家政府已出台相关政策推动LED照明应用，例如，2023年，澳大利亚领先制止使用白炽灯；欧盟各国、加拿大、日本等国将在2023年制止使用白炽灯；中国政府在2023年将公布淘汰白炽灯的路线图。在自身优势和利好政策的双重驱动下，LED灯具市场快速成长。目前，白炽灯的光效约为13ImW,般40W白炽灯的光通量大约为500Im.而现在已经商用的大功率LED的光效在50-150lmW,功率为5W的LED灯具的光通量约为500Im.所以3-7W的LED灯具适

2、用于取代40-60W的白炽灯。依据大功率LED的V-I特性，3-7W的LED灯具需要恒定的驱动电流来得到恒定的光通量.LED驱动器成为LED灯具的必备件。在光学、热学、机械工程、电力电子这四个专业领域，各厂商在LED灯具行业形成很清楚的产业分工。这给传统的线性电源和开关电源厂商带来了转型升级的商业机遇。传统的线性电源和开关电源J.商开头转战LED驱动器市场。LED灯具的系统工程师为了增加LED散热的外表积，在传统的GUl0、PAR20的灯具外形外表开槽，并且槽的深度向本体下陷，给LED驱动器留下一个狭小的空间.这给电力电了工程师带来了的挑战，他们需要在面积仅为IOT6mm2PCB中应对9026

3、4Vac宽电压输入范围、LED恒流、原副边电气隔离并满足EMl等多方面的挑战。第一代驱动方案华润矽威在2023年推出了第一代原边反响离线式3-7WLED驱动方案PT4203和PT4204oPT4203是原边反响恒流把握器，适用于7W以下的LED球泡灯或PAR灯。PT4204是内置MOSFET原边反响恒流的稳流器，适用-F3W的LED灯杯。PT4203/04承受原边反响把握LED恒流，取消了传统的二次侧的电流反响环中的器件如侦测电流的电阻，TL431和光耦。PT4203/04还承受了主MOSFET源极驱动的架构，这样芯片的供电与变压器的关心绕组无关。这样简化了芯片的供电和变压器的设计，并可以驱动

4、串联不同LED数目的灯串。图1为承受PT4204的典型应用电路。适用用于3WLED灯杯。PT4204的外围零件的个数仅为6个，为业界最简化的方案。在90264Vac全电压输入范围，单片的电流精度为3%。承受EElO压器，效率为72.5%“图7：承受PT4204的典型应用电路PT4203/04在2023年推出后，给电力电子工程师在狭小的空间设计驱动器带来了便利性。PT4203/04在业界被广泛的承受。虽然PT4203/4204单片电流精度可到达3%,但由于模拟IC的工艺相对数字IC工艺的标准化的程度要差一些。PT4203/PT4204在客户端大批量生产时，不同的芯片之间的电流精度在土10%。LE

5、D厂商普遍认为，光通量与LED的正向电流成正比，利用一样的电流驱动全部1.ED,那么每个LED会产生一样的光通量。其实，这个结论不完全正确。由于光源LED的全都性也是关键点。比方，经过分档后的LED光通量的误差还有3.5%。输出的光通量流明和光照度勒克斯才是LED灯具的重点。不过，电流的测量很简洁实现，而光的测量则需要昂贵的仪器。所以LED灯具厂商需要更高精度的LED电流。其次代驱动方案2023年9月，华润矽威推出了单片电流精度为1%其次代原边反响离线式3-7WLED驱动方案PT4213和PT4215o在大批量生产时，PT4213/15的电流的精度可达3%同,为了提高效率，PT4213/15删

6、去了把握主MoSFET源极的内部低压MOSFET,改为主MoSFET的栅极驱动。芯片的供电也从主MOSFET的源极改为从主变压器的关心绕组。PT4213是原边反响恒流把握器，适用于7W以下的LED球泡灯或PAR灯；PT4215是内置MoSFET原边反响恒流的稳流器，适用于3W的LED灯杯。图2是承受PT4215的3WLED灯杯的典型应用电路。驱动电路承受反激架构，工作在DCM模式。承受无光藕设计，方案简洁牢靠，本钱低廉。驱动电路能够承受85VAC265VAC输入范围，输出电流300mA,驱动3颗IWLED串联的灯串。FlLi ImH03 SSl 10Orrrm F !市 一v 2.2F p 2

7、JF R1 200KSlnFT 1j i ，00V刑(J 5 L8y j L “ 注Ul PYW 5-NC SWr CSDJ , IN6U83 6L VccGND 2R3 47K IJR4 . C4WFL2X,R5,.7F图2:承受P74215的典型应用电路P 3M)eAJsPT4215承受脉冲频率调制(PFM)把握方式，通过转变开关频率实现LED的恒流输出。IC通过CS管脚设定变压器初级侧峰值电流，通过FB脚检测输出电压，依据输出电压的大小产生相应的开关频率实现恒定电流输出.输出电流大小可表示为：Jout =IIll25* 照 s*；7R5公式1其中，Nps为变压次初级与次级绕组比例，R5为

8、采样电阻大小，n为转换效率。图3是实测效率及调整率曲线图：IIoVaC输入条件下，最高效率超过80%：在IoO-240VaC的输入电压范围，LED电流的变化只有1mA。图4是220Vae输入条件下，驱动器的传导EMl波形，该驱动器只承受了口型滤波网络，初次级间未加丫安规电容，EMI轻松通过EN55015B测试标准。图5是Demo板LayoUt图，变压器初次级间距离超过5mm,可通过375OV耐高压测试。uric1ey*tordrLvintSdckiwLtouaeon图3PT4215效率及调整率特性曲线dBuV30.000MHz图4PT42153WEMI22OVacl*30ClnrTI)Y30(mm)图5PT4215Demo板顶层和底层本文小结本文介绍了华润矽威笫一代和其次代原边反响离线式3-7WLED驱动方案PT4203/04和PT4213/15及其3WLED灯杯的典型应用电路，并给出了试验数据及波形。基于PT4213/15的3-7W的LED驱动器以其宽电压输入范围内，单片1%恒流精度和高达80%转换效率将成为LED灯具厂商的抱负解决方案。