LED调光电源输出电流能够分别达到250mA、100mA、50mA。图1电路中

3.2关机电流过冲保护

在我们设计的30A/20V开关型稳流电源中，中艾电源LED调光电源     Cypress公司的CY8CledAC02是高性能离线LED驱动器,AC离线输入从80V到277VAC,输出功率高达25W,调光效率从2%到100%,主要用在可调光的离线LED驱动器,LED替代灯以及LED照明.本文介绍CY8CLEDAC02主要特性,方框图,简化和典型的应用电路图,以及采用CY8CLEDAC02的220VAC17W可调光LED驱动器参考设计系统指标,电路图,材料清单和变压器指标.

TheCY8CLEDAC02isahighperformanceofflineLEDdriver,designedtointerfacedirectlywithmostconventionalphasecutbasedwalldimmers.Thedeviceusesproprietarydigitalcontroltechnologytoprovideautomaticdetectionofdimmertype

(leadingortrailingedge).ItautomaticallygeneratesdimmingsignalsforLEDloadsandhastheabilitytodimdownto2%.ItmodulatesLEDbrightnessusingalineardimmingschemeandswitchestoaPWMbaseddimmingschemeforoutputcurrentlevELslowerthan20%ofthefullloadcurrent.InPWMmodeoptimizeddimmingfrequenciesintherangeof900Hzresultinzerovisibleflicker.

AttheheartofaCY8CLEDAC02basedsystemisthechoppingcircuitwhichprovidestheloadnecessarytoenablecorrectwalldimmeroperation.ItalsoimprovesPFwhenthereisnodimmerontheline.

Thedevices’proprietaryprimarysidesensingenablestightLEDcurrentregulationandeliminatestheneedforsecondaryfeedbackcircuitry.Noopto-couplersarenecessarytomeetULisolationrequirements;enablingflybackconversionwithautomaticisolation.

TheCY8CLEDAC02operatesinquasi-resonantmodetoachievehighefficiency.ThismodeofoperationhelpsminimizeexternalcomponentcountandsimplifiesEMIdesign,loweringthetotalbillofmaterialcost.

Thedevice’scycle-by-cycleadaptivedigitalregulationusescriticaldiscontinuousconductionmode(CDCM)whendrivingLEDloads.Thecontrolalgorithmforcycle-by-cycleregulationhasinternalcompensationforguaranteedsystemphaseandgainmargins;requiringnoexternalcomponentsforloopcompensation.

TheCY8CLEDAC02hasfullfeaturedcircuitprotectionnotnormallyavailablewithotherprimary-sidecontrolsolutions.Thebuilt-inprotectionincludesoutputovervoltageprotection(OOVP),outputshortcircuitprotection(OSCP),overtemperatureprotection(OTP),current-senseresistorshortprotection(CSSP),andpeakcurrentlimitprotection(PCLP).ItalsoenablesautomaticLEDbrightnessadjustmenttocompensatefortemperaturedriftbysimplyconnectingaNTCresistortotheVTpin.

CY8CLEDAC02主要特性:

■ACofflineinputrangefrom80to277VAC

■Upto25Woutputpowerrange

■Intelligentwalldimmerdetection:

?Leadingedge(R,RL)dimmers

?Trailingedge(RC,RLC)dimmers

?Nodimmer

■Widedimmingrangefrom2to100%

■Resonantcontroltoachievehighefficiency(85%withoutdimmer)

■Meetsharmonicrequirementwithhighpowerfactor(0.7withoutdimmer)

■Primary-sidesensingeliminatesopto-isolators

■TightLEDcurrentregulation(typically<+2.5%)

■Lowstartupcurrent(typically10??A)

■Lowstartuptime(typically0.5swithactivestartup)

■Multipleprotectionfeatures:

?Outputovervoltageprotection(OOVP)

?Outputshortcircuitprotection(OSCP)

?Overtemperatureprotection(OTP)

?Current-senseresistorshortprotection(CSSP)

?Peakcurrentlimitprotection(PCLP)

?Single-pointfaultprotection

CY8CLEDAC02应用:

?DimmableofflineLEDdriver

?DimmableLEDreplacementlamps

?DimmableLEDluminaires

图1.CY8CLEDAC02逻辑方框图

图2.CY8CLEDAC02简化应用电路图

 
图3.CY8CLEDAC02典型应用电路图

采用CY8CLEDAC02的17W调光LED驱动器参考设计

HighLine17WDimmableLEDDriverusingCY8CLEDAC02ReferenceDesignGuide

Thisdocumentdescribesa17WdimmableLEDdriverreferencedesignusingtheCY8CLEDAC02AC-DCpowercontrollerdevice.ThisreferencedesigniscapableofdrivingeightwhiteLEDs(typicalloadvoltageof25V)at530mA.

TheCY8CLEDAC02isahighperformanceofflineLEDdriver,designedtointerfacedirectlywithmostconventionalphasecutbasedwalldimmers.Thedeviceusesproprietarydigitalcontroltechnologytoprovideautomaticdetectionofdimmertype(leadingortrailingedge).ItautomaticallygeneratesdimmingsignalsforLEDloadsandhastheabilitytodimdownto2%.

参考设计系统指标:



图4.17W调光LED驱动器参考设计外形图

图5.17W调光LED驱动器参考设计电路图
17W调光LED驱动器参考设计材料清单(BOM):




变压器指标:

ThetransformerisoneofthemostimportantcomponentsinthisLEDdrivercircuit.Asexplainedinprevioussections,inadditiontothetwostandardwindings,typicalflybackconvertertransformersincorporateathirdwinding.Inthiscircuit,itisusedtoprovidevoltagesensingforoutputvoltageregulationandno-loadprotectionbytheCY8CLEDAC02device.Thiswinding,calledthebiasorauxiliarywinding,alsoprovidessupplyvoltage(VCC)totheCY8CLEDAC02.

Thespecificationsofthetransformerforthisreferencedesignareasfollows:

Electricalspecifications

Primaryinductance=1200μHat10kHz

Primaryleakageinductance≤20μHat10kHz

Materials

Core:EF2011(FerritematerialTDKPC40orequivalent)

Bobbin:EF2011

Magnetwires:Type2UEW

Layerinsulationtape:3M1298orequivalent
，还是会在驱动器上产生过热的问题。

图2：恒流LED驱动器。

磁滞型脉冲频率调变

MBI6650的磁滞型脉冲频率调变控制方式可以在轻载应用下有效提升系统的效率。图3为MBI6650的应用电路，  1、分布式恒流技术

分布式恒流就是：在各并联支路点均设立独立恒流源,从而管理、维持、控制支路与整体线路稳定。在使用上可视为一个完整的线路结构,而实际应用是分布在线路各节点的恒流控制并能相互通讯。分布式恒流设计LED产品,有着非常高的产品稳定性。在当前,LED产品宣称与实际使用寿命有较大的差距,在驱动线路设计技术积累有限的情况下,评估产品寿命与实际使用有距离。驱动线路稳定性直接影响产品整体稳定,分布式恒流有着独有的优势。

保持支路和整体电流稳定,还要能方便控制管理支路和整体线路工作,这是分布式恒流技术的包含范围。驱动LED需要恒流,但是电流的大小取决于应用环境,LED照明智能化发展是关键,分布式恒流技术充份预留智能化接口。

在分布式LED驱动设计中,驱动回搜、色温可调、灰度控制都要变得方便。这是分布式恒流技术发展的必要性,随温度变化驱动电压要适当调整,客户设计因产品而异LED数量不一,支路恒流平衡都需要回授线路完成。LED在迅速替代CCFL作为新一代背光源,但是我们发现显色性并没有CCFL好,色温也不能可调,不是我们不需要LED色温可调整,关键是设计线路不支持色温可调整。

在LED应用中,灰度也需要很好的表现,灰度控制总是会和亮度混淆,实际上有着本质的区别,灰度控制代表着智能化的水平程度,而亮度在产品中只设定一次,智能化一定离不了灰度等级再现。

分布式恒流技术还有一个特点是,让AC电源部分继续采用传统开关电源,恒压的供电模式。开关电源技术积累会给LED电源设计创造品质条件,虽然加速老化估算电源寿命是一种办法,和传统开关电源长期实战技术积累还是有些差距!

分布式恒流也有它缺点,开始会增加部分设计成本,产品设计品质与线路设计选择需要权衡。可能成本增加是短暂的,表面的,应该综合考量。

2、分布式恒流源节点设置

分布式恒流技术就是在需要恒流的节点上串接,低压差线性恒流驱动器。低压差很重要,关系到产品驱动效率。做到恒流驱动有很多种,其中低压差线性恒流就可以实现一切LED应用设计,即稳定又简单,结合开关电源,有着完美的恒流驱动架构。

恒流源放置点灵活,在所有的并联支路,不会因支路电流变化影响其它支路工作。都希望挑选LED得到负载阻抗匹配,分布式恒流可以设计变得更完美,要求不是很高也可以免除挑选。保持各支路和整体线路电流稳定,才能提升灯具产品稳定性。

恒流源放置,在每个并联支路节点,也可以是整体的恒流点设计,恒流源串接支路中在某一个位置都能起到很好的作用。一般恒流驱动通道数很难与设计匹配,分布式恒流会有着高度的设计灵活性。

在LED照明线路设计中,AC电源需要回授电路,配合输出LED驱动数量,和驱动效率的合理性。在分布式恒流驱动源中,每一个驱动源都可以直接完成光耦回授任务。

3、恒流输出软件化将开辟,LED应用技术的飞跃

在日常驱动电源设计中,周边器件累计误差处理起来很是棘手,结果驱动电源参数离设计初衷相差甚远。恒流驱动需要电流检测,通常做法是在支路中串接毫偶电阻获取回授信息,要达到高的效率,电阻值会越小,过小的毫偶电阻给生产、测试都带来麻烦,一般的仪器无法验证到正确值,生产过程会影响到精度,电流值被固定,调整非常不便。

分布式恒流输出软件化将开辟,LED应用技术的飞跃,LED恒流技术软件化,大幅提升LED应用的灵活性。恒流驱动器电流设定软件化实际上也很简单,在IC内部设立寄存器,根据实际产品应用存储的方式设置输出电流大小,这一切都是软件化过程,不需要更改线路设计。在销售器件的同时附赠上微机操作软件,直观的数字写入完成电路电流设定。

驱动线路周边0器件,这是我们的目标,周边0器件不会带来设计器件参数误差累计,因周边器件误差累计而造成的恒流精度回升到0。

4、驱动优势

我们将恒流输出范围均等的划分若干等级,每阶电流被数字化描述,指定在一定空间内的寄存器,上电驱动IC会读取对应数字并执行相应电流值。内置E2PROM是首选,任何寄存器都能完成其任务,按照应用需要和工艺允许程度,决定存储器的类型选择。

在开发驱动技术的同时,也要同时开发应用软件,友好的界面支持数字化写入技术,使得LED驱动电源设计变得更简单,更智能。

电流阶划分与设计要求有所不同,因长运通公司型号对应市场不同有所区别。分布式恒流内置寄存器后,电流值划分会弥补工艺上的精度不足,因制造工艺原因输出电流总是有误差,因此得到改善。

驱动IC出厂时可以确定输出电流大小,可根据不同的客户,提供不同的电流输出值,免除批量校准过程。对于小客户来讲,通过附赠上微机软件改写电流值,是最为方便的方式。还有一种情况,也是客户经常需要的,比如对产品的亮度要求,允许驱动电流不同,要求产品亮度一致,从而通过产品设计接口解决终端客户对亮度的要求。在年久后,因LED光衰减或根据现实使用情况,再次确定驱动电流值及用途。

5、分布式接口

分布式恒流技术需要分布式通讯方式支持,LED智能化要有先进的通讯技术完成。单线数据传输,被选定为LED分布式技术通讯方式,采用曼彻斯特编码,固定速率400Kbps,通讯可靠传输距离大于1米,级联可达1024个恒流源,内置150℃温度保护,同时提供光耦驱动接口。

在分布式恒流技术中,每一颗独立的恒流源,都能完成光耦回授。根据恒流源压差信息,直接驱动光耦,完成电路回授过程。做到周边设计0器件,电源输出电压与负载阻抗匹配,实现恒流源与光源集成。

6、AC电源发展方向分析

1.原边反馈电源

用于小功率LED灯具驱动,采用原有原边反馈充电器开关电源移植而来。这部分AC驱动没有因LED应用而改变规格,有着诸多的型号供选择,除体积受限外设计上与开关电源没有本质区别,借来应用到LED也算合理。

2.大功率隔离照明电源

LED全部是采用开关电源而设计,任何公司到目前为止都没有推出针对LED专用AC驱动器件,隔离设计就是设计开关电源,LED产业热顺道说给LED开发而已,基本可以断言开关电源就是LED-AC驱动,也是主要的应用方式之一。

3.非隔离LED驱动电源

非隔离LED驱动推出较多针对性电源技术,是值得肯定的,是LED电源一个方向。隔离安全主要取决于与外壳爬电间隙设计,并没有规定LED电源一定要隔离设计,也没有限制输出电压值,关键是采用哪种隔离安全,非隔离有驱动效率高等优点,结合结构也能设计出优质、安全、高效的LED产品。

4.可控硅调光兼容性电源

特殊应用,数量受限,有过渡性安排。

最后总结!

这几年我们主张《先恒压,再恒流》,会是LED照明市场主流,经过这两年的发展严谨的定义为《分布式恒流》技术。虽然各大公司,诸多的专家学者在致力于《LED照明电源》研究,我们依然看到的还是开关电源而已!为此LED照明电源主要研究的重点应该放在：次级DC部分,恒压开关电源与分布式恒流技术结合。