用LYTSwitch-0設計出適用于全球所有國家和地區的燈泡

LYTSwitch-0是Power Integrations新推出的SMPS驅動(dòng)器IC產(chǎn)品系列，采用該器件只需使用極少的元件和簡(jiǎn)單的單面PCB即可實(shí)現LED驅動(dòng)器，并將整個(gè)驅動(dòng)器裝 入小尺寸燈泡中。LYTSwitch-0適用于功率最高約為10 W的非隔離、非調光燈泡，它可以提供高效率、高功率因數、低EMI以及高壓和低壓設計所具有的整套安全及保護功能。簡(jiǎn)單易用、高可靠性和高效率相結合，可以實(shí)現極具競爭力的LED燈泡應用。主要應用包括低成本LED燈泡，如GU-10、A19和蠟燭燈。圖1所示為采用LYTSwitch-0 LYT0006P的完整參考設計(DER-355)的電路原理圖(1)。

圖1. 帶浪涌保護且符合EMI標準的7W LED驅動(dòng)器的電路原理圖

該電路是一個(gè)適用于A(yíng)19替換燈的完整LED驅動(dòng)器。它采用90 V-265 VAC的輸入電壓，以54V額定輸出電壓提供130 mA ±5%的恒流驅動(dòng)。其功率因數在低壓下>0.7，在高壓下>0.5，可滿(mǎn)足能源之星的北美消費類(lèi)照明標準，以及歐洲生態(tài)設計指令Lot 19第2部分標準。該設計具有極高能效，在高壓下通常為92%，在低壓下通常為91%。 該驅動(dòng)器具有300ms的快速啟動(dòng)時(shí)間，這意味著(zhù)在燈泡點(diǎn)亮時(shí)無(wú)可見(jiàn)延遲，并能提供更佳的最終用戶(hù)體驗。
LYTSwitch IC采用薄型PDIP或SO-8封裝，同時(shí)集成了SMPS控制、保護和EMI抑制功能以及一個(gè)高壓功率MOSFET?？刂破骺赏瑫r(shí)提供單級高功率因數校正 (PFC)和恒流輸出。LYTSwitch控制器包括一個(gè)振蕩器、反饋（檢測及邏輯）電路、5.9 V穩壓器、遲滯過(guò)熱保護、頻率抖動(dòng)、逐周期限流、自動(dòng)重啟動(dòng)、電感校正、功率因數以及恒流控制電路。

在圖1中，LYTSwitch-0采用了非隔離降壓拓撲結構。降壓拓撲結構具有非常顯著(zhù)的效率優(yōu)勢，特別是在要求采用通用輸入電壓工作時(shí)。降壓拓撲 結構的另一項固有優(yōu)勢是，它可以連續從AC輸入吸收功率，這樣可使輸入電流達到近似正弦波的狀態(tài)。降壓電路主要依賴(lài)于電感L2的磁阻。當功率MOSFET 導通時(shí)，電流從AC輸入流經(jīng)L1、U1和L2。由于L2磁阻的作用，當電流逐步增大時(shí)，能量會(huì )存儲在L2的磁場(chǎng)中。當功率MOSFET關(guān)斷時(shí)，二極管D1 被正向偏置，存儲的能量會(huì )經(jīng)由環(huán)路D1、R2、R3和L2被放電至負載。電容C5與負載并聯(lián)，當電感在每個(gè)周期中進(jìn)行充電和放電時(shí)，該電容可幫助對電壓波 形進(jìn)行平滑。

LYTSwitch-0內的恒流輸出控制器能夠在單級內實(shí)現功率因數校正和精確恒流輸出控制，實(shí)現方法是在A(yíng)C主輸入周期內連續改變功率 MOSFET的占空比。這樣可確保從電源吸入的電流符合AC電壓波形，從而實(shí)現高功率因數。無(wú)損耗電流檢測與功率MOSFET相結合，能夠在不需要外部電 路檢測或光耦器反饋路徑的情況下實(shí)現高精度的恒流輸出控制。

單級轉換器的一項顯著(zhù)優(yōu)勢是，它省去了兩級解決方案中用來(lái)存儲能量的高值電容，從而消除了影響可靠性和使用壽命的潛在問(wèn)題源。實(shí)際上，整個(gè)電路只需要14個(gè)低成本元件。裝配后電路板的圖片（圖2）直觀(guān)地顯示了這種構造的簡(jiǎn)單性。

圖2. 裝配后的7 W LED驅動(dòng)器

使用簡(jiǎn)單的平面PCB而無(wú)需插裝元件，意味著(zhù)實(shí)現無(wú)需人為干預的完全自動(dòng)化制造將成為可能。
最少元件數
A19等極小尺寸燈泡所面臨的根本挑戰是如何實(shí)現元件數的最小化。采用LYTSwitch-0即可滿(mǎn)足這一挑戰， 因為所有的主要功能和特性均集成在器件中，可以使用絕對最少的外圍元件來(lái)實(shí)現。集成的MOSFET開(kāi)關(guān)所采用的控制算法可確保從AC輸入吸入的電流真正地 實(shí)現功率因數校正。無(wú)需外部功率因數校正元件。同樣，LYTSwitch-0具有內在的EMI濾波和時(shí)鐘頻率抖動(dòng)功能。購買(mǎi)未集成EMI濾波功能的非品牌 LED燈的消費者已發(fā)現，在有些情況下，符合國際公認的EMI規范確實(shí)非常重要。有報道稱(chēng)，僅將LED安裝到家中的消費者發(fā)現，他們無(wú)法再收到數字無(wú)線(xiàn) 電，或者他們的無(wú)線(xiàn)車(chē)庫開(kāi)門(mén)器無(wú)法再工作。使用LYTSwich-0驅動(dòng)器就不會(huì )發(fā)生此類(lèi)問(wèn)題。AC輸入端僅采用一個(gè)小扼流圈，7 W LED驅動(dòng)器完全滿(mǎn)足EN55015傳導EMI要求。

盡管針對低成本應用而推出，但LYTSwitch-0集成了Power Integrations器件所應具備的所有保護功能和可靠性，包括空載保護、過(guò)流保護、輸出短路保護、電壓跌落保護以及熱關(guān)斷保護。電路滿(mǎn)足IEC振鈴紋波和差模輸入浪涌要求。

高效率
雖然DER-355電路的輸出負載僅為7 W，但效率仍是十分重要的因素。在A(yíng)19燈泡的狹小空間內，如果驅動(dòng)器電路效率不高，就會(huì )發(fā)生明顯的溫升。溫升對LED以及驅動(dòng)器電路中的任何電解電容的使用壽命都具有重要的影響。圖3所示為7 W LED驅動(dòng)器的帶載模式效率。

圖3. 不同AC輸入電壓下的效率。90-132 VAC (50 Hz)和190-265 VAC (60 Hz)輸入。

LTYSwitch-0的高效率特性意味著(zhù)，無(wú)需對LED驅動(dòng)器進(jìn)行散熱和灌封，并且可以在工作中達到較低的溫度。這樣可以節省制造流程和材料，降低成本，并增強可靠性。

靈活的輸出功率
LYTSwitch-0的架構具有可伸縮性，這意味著(zhù)，只需要對元件值進(jìn)行最小的修改，同一個(gè)驅動(dòng)器設計就可以適用于不同功率的LED燈。

圖4. 輸出功率表

通用AC輸入
LYTSwitch-0電源可輕松進(jìn)行設計以適用于低壓和高壓AC輸入。加上LYTSwitch-0設計可滿(mǎn)足 國際標準中的PF和效率要求這一事實(shí)，同一基于LYTSwitch-0的LED燈可以用于全球任何國家。由于裝配簡(jiǎn)單的PCB的可輕松裝入替換燈泡應用的 A19或GU-10燈座，LYTSwitch-0有助于以完全自動(dòng)化的方式為全球市場(chǎng)批量制造具有成本效益的LED燈。

參考資料
1. RDR-355：使用LYTSwitch – LYT0006設計的7 W非調光LED驅動(dòng)器（非隔離降壓）。Power Integrations Inc. www.powerint.com


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