《電子技術(shù)應(yīng)用》
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高可靠交流-直流LED照明驅(qū)動設(shè)計

2011-08-03
作者:聚辰半導(dǎo)體有限公司

  聚辰半導(dǎo)體有限公司近日對外宣布其為交流-直流(AC-DC)LED照明,充電器,適配器,家電電源,輔助電源應(yīng)用而設(shè)計的控制器,GT5010正式大規(guī)模量產(chǎn)。聚辰半導(dǎo)體的GT5010是繼EERPOM存儲器系列和智能卡系列兩大產(chǎn)品線之后的電源產(chǎn)品線的又一主力產(chǎn)品。

  GT5010采用最新的變壓器原邊(PSR)控制方式和具有自主專利的全電流反饋控制技術(shù);驅(qū)動外部高可靠的MOSFET功率器件;其恒流和恒壓特性滿足小于±5%范圍;用于手機充電器待機功耗小于30mW;轉(zhuǎn)換效率全面滿足最新“EPS2.0”;GT5010采用SOT23-6封裝;可工作在-40到+85度的溫度范圍,同時具有過溫保護特性等完善的保護特性。這些特性都讓GT5010成為最佳的隔離和非隔離的3W,5W和7W高性能,低成本MR16,E14,E27和GU10等LED照明方案中最具性價比的控制芯片之一。

 

  變壓器原邊控制

 

  原邊反饋方式的AC/DC控制技術(shù)是最近10年間發(fā)展起來的新型AC/DC控制技術(shù),與傳統(tǒng)的副邊反饋的光耦加431的結(jié)構(gòu)相比,其最大的優(yōu)勢在于省去了這兩個芯片以及與之配合工作的一組元器件,這樣就節(jié)省了系統(tǒng)板上的空間,降低了成本并且提高了系統(tǒng)的可靠性。在LED驅(qū)動等成本壓力較大,對體積要求很高的市場具有廣闊的應(yīng)用前景。

  GT5010 LED照明方案正是基于這種原邊反饋方式。如圖一所示,該方案省去了原先副邊反饋的光耦和穩(wěn)壓管431等外圍器件,其線路體積將更小,生產(chǎn)成本將更具有競爭力。

 

  圖一、聚辰GT5010 LED線路示意圖。(電子系統(tǒng)設(shè)計)

  圖一、聚辰GT5010 LED線路示意圖。

 

  驅(qū)動外部高可靠MOSFET功率器件

 

  在MOSFET的數(shù)據(jù)表中,通??梢哉业剿牡湫偷膫鬏斕匦浴W⒁獾?5℃和175℃兩條曲線有一個交點,此交點對應(yīng)著相應(yīng)的VGS電壓和ID電流值。若稱這個交點的VGS為轉(zhuǎn)折電壓,可以看到:在VGS轉(zhuǎn)折電壓的左下部分曲線,VGS電壓一定時,溫度越高,所流過的電流越大,溫度和電流形成正反饋,即MOSFET的RDS(ON)為負溫度系數(shù),可以將這個區(qū)域稱為RDS(ON)的負溫度系數(shù)區(qū)域。

 

  圖二、 MOSFET轉(zhuǎn)移特性。(電子系統(tǒng)設(shè)計)

  圖二、 MOSFET轉(zhuǎn)移特性。

 

  而在VGS轉(zhuǎn)折電壓的右上部分曲線,VGS電壓一定時,溫度越高,所流過的電流越小,溫度和電流形成負反饋,即MOSFET的RDS(ON)為正溫度系數(shù),可以將這個區(qū)域稱為RDS(ON)正溫度系數(shù)區(qū)域。當MOSFET用作功率開關(guān)時,其導(dǎo)通時VGS較大,因此工作在RDS(ON)負溫度系數(shù)區(qū)域。從而隨著溫度升高,電流會減少。具有自限制特性。因此在高溫環(huán)境下具有比BJT(RDS(ON)正溫度系數(shù)更高的可靠性。

  依據(jù)需要驅(qū)動LED的功率不同,該方案可以選擇搭配聚辰品牌的1A和2A MOSFET。該方案極好的保證了在LED燈體內(nèi)部高溫環(huán)境下穩(wěn)定工作。

 

  ± 5%范圍恒流和恒壓特性

 

  在省去了這些元器件之后,為了實現(xiàn)高精度的恒流/恒壓(CC/CV)特性,聚辰GT5010采用新的技術(shù)來監(jiān)控負載、電源和溫度的實時變化以及元器件的同批次容差,采用了原邊調(diào)節(jié)技術(shù)、變壓器容差補償、線纜補償和EMI優(yōu)化技術(shù)。因此GT5010提供高達±5%范圍恒流精度。能很好的匹配不同材質(zhì)LED的生產(chǎn)一致性要求。

 

  圖三、 GT5010 在85~264V輸入時恒流特性。(電子系統(tǒng)設(shè)計)

  圖三、 GT5010 在85~264V輸入時恒流特性。

 

  滿足最新“能源之星5.0”標準

 

  該方案目前可以支持3W,5W,7WLED照明使用。并符合美國能源之星5.0 和UL 8750 LED照明 安全標準。經(jīng)過實際測量在6.3W LED功耗下,該方案能量效率達到78%。同時在加上適當外圍器件后,其PFC值可以待到0.8。

 

  表一 6.3W LED轉(zhuǎn)換效率。(電子系統(tǒng)設(shè)計)

  表一 6.3W LED轉(zhuǎn)換效率。

 

  SOT23-6封裝

  為適應(yīng)LED內(nèi)部結(jié)構(gòu)要求,GT5010封裝采用了SOT23-6。在典型應(yīng)用情況下,比同類產(chǎn)品減少5~8個器件。非常適合MR16,E14 LED等對體積有較高要求的照明產(chǎn)品使用。

  過溫保護特性

  GT5010 內(nèi)置過溫保護特性將非常好的保護LED在極限情況下工作。

 

  小結(jié)

 

  采用聚辰GT5010和GT1N60,GT2N60的LED驅(qū)動方案已經(jīng)獲得業(yè)績廣泛的認可。已經(jīng)應(yīng)用在3W,5W和7W高性能,低成本MR16, E14,E27和GU10等LED照明上。后續(xù)基于最新PFC控制技術(shù)的新產(chǎn)品不久也將上市。

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