小尺寸非隔離恒流18WLED日光燈驅動(dòng)方案

進(jìn)入2013年，我們切身感受到了LED行業(yè)發(fā)展的陣陣暖意。目前有好幾個(gè)趨勢正在推動(dòng)LED照明市場(chǎng)的發(fā)展。首先是高亮度LED效率的不斷提升和高效率高可靠性恒流LED驅動(dòng)電源的不斷涌現，其次是全球立法禁止白熾燈照明和CFL節能燈的逐步淡出(它含有對環(huán)境有害的水銀)。這些因素綜合起來(lái)正使得LED照明成為一個(gè)長(cháng)期的發(fā)展趨勢。更重要的是，低成本(包括LED燈珠、散熱系統和LED驅動(dòng)器)是消費者廣泛采用LED通用照明的原始推動(dòng)力。除了節能減排的重大使命以外，LED相比于其他光源更可控的特點(diǎn)使其可能革命性的豐富人們的用光環(huán)境，提供許多新穎的光影世界。而實(shí)現這些應用最為關(guān)鍵的環(huán)節就是驅動(dòng)：LED光源的大腦。更小體積、更少元件、更低成本、更強大，這些是市場(chǎng)對LED驅動(dòng)電源的“苛刻”要求。

本文介紹的這種極簡(jiǎn)線(xiàn)路18W LED日光燈驅動(dòng)方案，尺寸小于一枚一元硬幣，成本是目前市場(chǎng)主流方案的一半左右，是順應這種“苛刻”要求而生的。簡(jiǎn)單即完美的哲學(xué)在這種方案里發(fā)揮得淋漓盡致。

2.1 第三代非隔離LED恒流控制技術(shù)閉環(huán)算法TRUEC2簡(jiǎn)介

針對LED照明負載特點(diǎn)，目前非隔離式的恒流驅動(dòng)電源的拓撲結構基本上是BUCK降壓結構。非隔離LED恒流控制技術(shù)的發(fā)展分為三代，從最初的固定頻率模式，到后來(lái)的固定關(guān)斷時(shí)間模式，嚴格說(shuō)都不是真正的閉環(huán)恒流，一直發(fā)展到今天，所使用的是第三代非隔離控制技術(shù)閉環(huán)算法，稱(chēng)為T(mén)RUEC2的控制策略。上海占空比半導體公司的DU8618芯片，基于TRUEC2驅動(dòng)技術(shù)，對于各種外圍元件不敏感，這就在提高可靠性和精度的同時(shí)，降低了整體方案的成本。

所謂的閉環(huán)，即真正檢測輸出電流值，以此為標準來(lái)發(fā)出PWM信號。所謂開(kāi)環(huán)，不以檢測到的輸出電流值來(lái)做發(fā)出PWM信號的參考。從電路拓撲上，二者沒(méi)有區別，都是非隔離的BUCK降壓拓撲。但是在芯片內部有兩個(gè)基準，一個(gè)是峰值基準，一個(gè)是平均值基準。芯片檢測到電感電流信號，做專(zhuān)利技術(shù)處理，如圖1 TRUEC2部分做積分處理及峰值控制。這樣，就檢測到了電感電流的平均值，也就是輸出電流的平均值。芯片針對檢測到的值，控制輸出占空比，實(shí)現了閉環(huán)控制。這種控制結構，使得線(xiàn)路極為簡(jiǎn)單，由于閉環(huán)控制電流，相比于開(kāi)環(huán)方式，此線(xiàn)路短路亦恒流。這在生產(chǎn)應用中是非常重要的，這相當于大大降低了系統發(fā)生故障的風(fēng)險。使得這種方案不僅在性能上有了質(zhì)的飛躍，在可靠性上也大大提高。DU8618集成了1A的高壓MOSFET,又將簡(jiǎn)化線(xiàn)路做到了極致，通過(guò)低電流、高電壓的設計，降低損耗，讓1A MOSFET集成封裝于小體積的SOP8中，可以勝任所有18W以?xún)鹊姆歉綦xLED驅動(dòng)需求。

圖1:芯片內部TRUEC2部分模塊工作示意

2.2 DU8618集成開(kāi)關(guān)簡(jiǎn)化線(xiàn)路實(shí)現全閉環(huán)18W LED日光燈恒流控制

DU8618是基于TRUEC2技術(shù)，專(zhuān)門(mén)用于18W LED非隔離日光燈驅動(dòng)的芯片。

基本電參數要求如下：

輸入電壓范圍：180~265VAC/50Hz 典型效率：>95%

輸出電壓范圍：60~180VDC 輸出電流：90mA

標稱(chēng)輸出功率：18W

圖2:全閉環(huán)非隔離降壓恒流18W LED日光燈驅動(dòng)電源示意圖

圖3:DU8618輸出18W非隔離LED日光燈驅動(dòng)電源尺寸示意

圖4:PCB布板圖

圖2原理圖顯示，實(shí)現18W的輸出功率，方案所需的所有元件為僅14個(gè)。圖3、圖4的直觀(guān)顯示表明，該方案小于一枚一元硬幣。上文介紹的先進(jìn)的控制方式是實(shí)現更高的功率密度的根本原因。實(shí)際意義并不僅僅是提高了功率密度。技術(shù)進(jìn)步所帶來(lái)的還包括：線(xiàn)路更簡(jiǎn)單、成本降低、恒流精度更高。95%的效率高于市場(chǎng)大部分方案，小電流、高電壓的設計思路是實(shí)現如此高效率的關(guān)鍵。

2.3 實(shí)驗結果

對于輸入電壓、負載LED變化情況下，我們測試得到如下線(xiàn)性、負載調整率結果：