高可靠交流-直流LED照明驅動(dòng)設計

　　聚辰半導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，輔助電源應用而設計的控制器，GT5010正式大規模量產(chǎn)。聚辰半導體的GT5010是繼EERPOM存儲器系列和智能卡系列兩大產(chǎn)品線(xiàn)之后的電源產(chǎn)品線(xiàn)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(zhuān)利的全電流反饋控制技術(shù)；驅動(dòng)外部高可靠的MOSFET功率器件；其恒流和恒壓特性滿(mǎn)足小于±5%范圍；用于手機充電器待機功耗小于30mW；轉換效率全面滿(mǎn)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(shí)具有過(guò)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?xún)r(jià)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(lái)的新型AC/DC控制技術(shù)，與傳統的副邊反饋的光耦加431的結構相比，其最大的優(yōu)勢在于省去了這兩個(gè)芯片以及與之配合工作的一組元器件，這樣就節省了系統板上的空間，降低了成本并且提高了系統的可靠性。在LED驅動(dòng)等成本壓力較大，對體積要求很高的市場(chǎng)具有廣闊的應用前景。

　　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壓管431等外圍器件，其線(xiàn)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(xiàn)路示意圖。

　　驅動(dòng)外部高可靠MOSFET功率器件

　　在MOSFET的數據表中，通?？梢哉业剿牡湫偷膫鬏斕匦?。注意到25℃和175℃兩條曲線(xiàn)有一個(gè)交點(diǎn)，此交點(diǎn)對應著(zhù)相應的VGS電壓和ID電流值。若稱(chēng)這個(gè)交點(diǎn)的VGS為轉折電壓，可以看到：在VGS轉折電壓的左下部分曲線(xiàn)，VGS電壓一定時(shí)，溫度越高，所流過(guò)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，可以將這個(gè)區域稱(chēng)為RDS（ON）的負溫度系數區域。

　　圖二、 MOSFET轉移特性。

　　而在VGS轉折電壓的右上部分曲線(xiàn)，VGS電壓一定時(shí)，溫度越高，所流過(guò)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，可以將這個(gè)區域稱(chēng)為RDS（ON）正溫度系數區域。當MOSFET用作功率開(kāi)關(guān)時(shí)，其導通時(shí)VGS較大，因此工作在RDS（ON）負溫度系數區域。從而隨著(zhù)溫度升高，電流會(huì )減少。具有自限制特性。因此在高溫環(huán)境下具有比BJT（RDS（ON）正溫度系數更高的可靠性。

　　依據需要驅動(dòng)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燈體內部高溫環(huán)境下穩定工作。

　　± 5%范圍恒流和恒壓特性

　　在省去了這些元器件之后，為了實(shí)現高精度的恒流/恒壓（CC/CV）特性，聚辰GT5010采用新的技術(shù)來(lái)監控負載、電源和溫度的實(shí)時(shí)變化以及元器件的同批次容差，采用了原邊調節技術(shù)、變壓器容差補償、線(xiàn)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(shí)恒流特性。

　　滿(mǎn)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(guò)實(shí)際測量在6.3W LED功耗下，該方案能量效率達到78%。同時(shí)在加上適當外圍器件后，其PFC值可以待到0.8。

　　表一 6.3W LED轉換效率。

　　SOT23-6封裝

　　為適應LED內部結構要求，GT5010封裝采用了SOT23-6。在典型應用情況下，比同類(lèi)產(chǎn)品減少5~8個(gè)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(guò)溫保護特性

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

　　小結

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