2022年大功率升压型LED恒流驱动芯片常规系统应用简介 .pdf

1大功率升压型LED 恒流驱动芯片常规系统应用简介序 言在当今全球能源紧缺的环境下，节约能源已成为大势所趋。同时，国家也大力倡导节能减排，已结束的 2008 年北京奥运会和即将落下帷幕的2010 年上海世博会都不约而同地以绿色节能为主题，这就给中国LED 照明产业的发展带来了巨大的历史机遇。大功率 LED 具有光效高、低功耗、寿命长、稳定性强、光色纯、安全性好、可控性佳等优点，正逐步取代以往的光源，开始广泛运用于全彩显示屏、交通信号灯、汽车车灯、背景光源、景观照明、特种工作照明等，成为照明领域的新一代绿色光源。 据国内有关机构预测，在奥运、 世博的强力带动下，中国LED 照明市场规模将从 2007年的48.5亿元快速增长至 2010年的98.1亿元。有关专家分析认为，中国LED照明产业将在 2010年前后迎来新的发展高峰。一般来说， 大功率LED 的功率在 1W 以上，目前比较常见的有 1W 、3W 、5W 、8W 和10W 。其被称为“绿色光源”，正朝着大电流（ 300mA 1.4A） 、高效率（ 60120lm/W ）、亮度可调的方向发展。然而，大功率LED 的发光强度是由流过 LED 的电流决定的，电流过强会引起LED的衰减，电流过弱会影响 LED 的发光强度，因此LED 驱动需要提供恒流电源，以保证大功率 LED 使用的安全性，还需要满足预期的亮度要求，并保证各个 LED 亮度、 色度的一致性。 所以， 传统上用于驱动灯泡 (钨丝)、 日光灯、节能灯、钠灯等光源的电源并不适合直接驱动大功率LED 。用市电驱动大功率 LED 也需要解决降压、隔离、 PFC （功率因素校正）和恒流问题，还需有较高的转换效率。目前，市场上有上千款关于大功率LED 恒流驱动的专用芯片， 国内有广鹏 (ADDtek)、点晶 (SITI) 、晶锜 (SCT)、华润矽威 (PT)，国外有美国的超科 (Supertex) 、德州仪器（ TI） 、美信、国半、英国的捷特科（Zetex）等知名厂家。 大多专用芯片采用迟滞型转换器，低电压输入范围，可升压、可降压、 PWM 控制、功率开关可内置或外置、输出电流可以达到 1.5A，内置过压、欠压、短路和温度保护电路等。麟芯电子提供专为LED Lighting优化的恒流驱动单片升压变换器，即 XL6003 、XL6004 、XL6005 ，最大输出电流可高达 5A。内置过压、欠压、短路和温度保护电路等。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 6 页 - - - - - - - - - 2芯片快速选择表第一章大功率升压型LED恒流驱动芯片应用1.应用简要说明该电路应用简单， 外部元器件比较少。 鉴于LED 领域的系统需求，内部除了常规的限流电路，过温度保护，开路保护外，还内置了专用LED 的CC 。CC(恒流)是通过电阻 RCS 测量LED 电流并实现电流模式控制，在正常工作情况， LED 电流由 0.22V的PWM控制器内部参考电压除以 RCS电阻值所决定。 即I=0.22V/RCS， 因为RCS 两端的电压降在正常工作条件下将一直保持在 0.22V。OVP （过压保护）是芯片内置开路保护，保护电压42V左右，芯片外部通过电阻 R1 和D2 测量输出电压并实现电压模式控制，实现二次开路保护， 一般OVP 设置为比正常输出电压高 20% 。 在芯片正常工作的时候， CC 起作用；当 CC 这一路出现问题， OVP 钳位输出电压，使 LED名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 6 页 - - - - - - - - - 3不会承受较大功率而烧毁。PWM调光这一块也可以调节1脚EN 来实现， EN 的逻辑关系是一旦这一点电位高于 1.4V， 芯片输出正常； 低于0.8V芯片不工作。 由于芯片本身的频率只有 300K ，内置软启动电路，所以在一定占空比的条件下， PWM 调光的速率不应该太快，建议在 100Hz-300Hz ； 也可以通过FB 来实现对芯片的 PWM 调光控制，高电平高于 1V，芯片关断；低于0.3V，芯片开启。其他几款同类型芯片如下：XL6004 ，XL6005 。2.技术特点（1）用于 LED 全集成方案，系统成本低，可靠性高；（2）系统结构简单，设计方便灵活，可以达到很高的效率；（3）由于大功率开关管内置，功率管的电压，电流，温度都受控；同时，芯片内置软启动电路、环路频率补偿电容、内部固定频率、全内置过压保护、过流保护、过热保护等电路，芯片的可靠性，安全性大大提高。3.测试分析 在输入电压12V，输出从4颗灯到 12 颗1WLED 灯，单路输出电流在 350mA 时，室温 19，测试整个系统的效率；在输入电压24V，输出从8 颗灯到 12 颗1W LED 灯，单路输出电流在 350mA 时，室温 19，测试整个系统的效率。温度测试点在芯片表面。其中XL6004 和XL6005 的测试数据见技术文章 （大功率 LED 照明用恒流驱动方案介绍） 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 6 页 - - - - - - - - - 4第二章大功率升压型LED 恒流驱动芯片升降压应用名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 6 页 - - - - - - - - - 51.应用简要说明XL6003 6004 6005 为自主设计的升压型芯片，但改变其拓扑结构就可以实现升降压应用。该电路应用简单，外部元器件比较少。鉴于LED 领域的系统需求，内部除了常规的限流电路，过温度保护外，还内置了专用 LED 的CC 。CC 是通过电阻 RCS 测量LED 电流并实现电流模式控制，在正常工作情况， LED 电流由 0.22V的PWM控制器内部参考电压除以 RCS 电阻值所决定。 即I=0.22V/RCS， 因为RCS 两端的电压降在正常工作条件下将一直保持在 0.22V。OVP是芯片内部有开路保护，保护电压52V左右，芯片外部通过电阻R1 和D2 测量输出电压并实现电压模式控制，实现二次开路保护，一般OVP 设置为比正常输出电压高 20% 。在芯片正常工作的时候，CC 起作用； 当CC 这一路出现问题，OVP钳位输出电压， 使LED 不会承受较大功率而烧毁。PWM调光这一块也可以调节1脚EN 来实现， EN 的逻辑关系是一旦这一点电位高于 1.4V，芯片输出正常；低于 0.8V，芯片不工作。由于芯片本身的频率只有300K ，内置软启动电路电路，所以在一定占空比的条件下， PWM调光的速率不应该太快，建议在100KHz-300KHz ； 也可以通过 FB 来实现对芯片的 PWM调光控制，高电平高于 1V，芯片关断，低于0.3V，芯片开启。其他几款同类型芯片如下：XL6004 ，XL6005 。2.技术特点（1）用于 LED 全集成方案，系统成本低，可靠性高；（2）系统结构简单，设计方便灵活，可以达到很高的效率；（3）由于大功率开关管内置，功率管的电压，电流，温度都受控；同时，芯片内置软启动电路、环路频率补偿电容、内部固定频率、全内置过压保护、过流保护、过热保护等电路，芯片的可靠性，安全性大大提高。3.测试分析测试数据见下图表，在输入电压8V-28V，输出4颗1W LED 灯，单路输出电流在 350MA 时，室温 17，测试整个系统的效率。温度测名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 6 页 - - - - - - - - - 6试点在芯片表面。其中XL6004 和XL6005 的升降压测试数据见技术文章（大功率LED 照明用恒流驱动方案介绍） 。常见问题简介1.XL6003/6004/6005恒流精度在 +10% 以内， 对精度要求高可以选择麟芯电子的其他产品：降压的有 XL4003/4005/4012+LM358， 升压的有XL6009/6010/6011+LM358这几款芯片的恒流精度在 +5% 以内。2. 当温度高过一定值后，输出电流会随着温度的升高而降低，使用时做好散热措施。3. 有些客户系统启动不了，当输入电压升高的时候可以启动或者输出功率下降的时候可以启动。主要还是电感的选择，电感量要足够，材质要好，电感的线经要根据输入输出电流来定。4. 调光问题：如果选用 EN脚调光，调光频率不要超过500Hz ；如果选用FB 脚调光，调光频率建议在 5KHz以内。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 6 页 - - - - - - - - -