【專家思路】藍(lán)光“LED白熾燈“的設(shè)計(jì)思考

　　藍(lán)光HV LEDs驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)

　　藍(lán)光HV LEDs驅(qū)動(dòng)電源目前有三種方式：

　　1）恒流二極管（CRD）

　　恒流二極管（CRD）是只能在一定的電壓變化范圍內(nèi)向LED光源燈珠提供穩(wěn)定電流的器件，相當(dāng)于一個(gè)小恒流源或最大峰值電流的限制器。在電網(wǎng)小波動(dòng)時(shí)可確保一定的電流穩(wěn)定。應(yīng)用電路簡(jiǎn)單、成本低廉、占用空間很小，性能只能說比阻容降壓電路好一點(diǎn)，在小負(fù)載和電網(wǎng)電壓波動(dòng)不大時(shí)，能滿足LED恒流的要求。電網(wǎng)電壓有較大的波動(dòng)時(shí)，就很難穩(wěn)定輸出電流。恒流二極管輸出電流有限，一般在20-40mA，但能滿足HV LED的高電壓小電流的要求，HV LED需要的電流一般為20-60mA。CRD的應(yīng)用電路十分簡(jiǎn)單，如圖5所示，當(dāng)LED需要電流較小如20mA、負(fù)載較輕時(shí)，可選用一個(gè)CRD；當(dāng)需要電流較大時(shí)，如30-60mA時(shí)，可如圖用多個(gè)CRD并聯(lián)，擴(kuò)大電流。

　　圖5 CRD的簡(jiǎn)單恒流電路　　2）高壓線性恒流源驅(qū)動(dòng)芯片

　　線性驅(qū)動(dòng)芯片可能是HVLEDs恒流驅(qū)動(dòng)電源較好方案之一。EXC100是比較理想的芯片之一，應(yīng)用線路十分簡(jiǎn)潔，周邊零件很少（圖6）。EXC100對(duì)于LED負(fù)載采用如圖7所示分段導(dǎo)通技術(shù)。EXC100芯片內(nèi)置高壓MOS管，應(yīng)用電路無(wú)變壓器、無(wú)電解電容器，周邊電路零件很少。符合設(shè)計(jì)藍(lán)光"LED白熾燈"小空間的需要。但是EXC100在中國(guó)購(gòu)買的價(jià)格太貴，用來(lái)生產(chǎn)普及型的LED照明燈具成本偏高，對(duì)產(chǎn)品的大批量銷售不利。只有性價(jià)比好的產(chǎn)品才能通行天下。

　　圖6 EXC100線性恒流驅(qū)動(dòng)

　　這幾年來(lái)，我國(guó)本土集成電路的設(shè)計(jì)水平節(jié)節(jié)提升，而且產(chǎn)品有很好的性價(jià)比和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，向下游廠家提供可用于生產(chǎn)的技術(shù)方案和技術(shù)支持比較到位。

　　BP5118就是本土芯片設(shè)計(jì)公司專門為HV LEDs而設(shè)計(jì)生產(chǎn)的新的線性驅(qū)動(dòng)電源芯片。BP5118 是一款高精度線性恒流LED 控制芯片，主要用于驅(qū)動(dòng)由市電供電的高電壓、低電流LED 燈串或模組。由于應(yīng)用電路不需要電解電容器和磁性元件，LED 驅(qū)動(dòng)電源可以實(shí)現(xiàn)小體積、長(zhǎng)壽命，并符合EMI 規(guī)定。BP5118 采用專利的輸入電壓采樣和LED 驅(qū)動(dòng)機(jī)制，在輸入電壓變化時(shí)改變接入的LED 燈數(shù)，因此可以在整個(gè)交流周期內(nèi)，增加LED 被點(diǎn)亮的時(shí)間，從而提高LED 的利用率和總輸出流明數(shù)。為了適應(yīng)不同的LED 燈串正向壓降或者不同的市電電壓（110V，220V），燈串切換電壓可以通過外部分壓電阻靈活設(shè)置。

　　圖7 EXC100對(duì)于LED負(fù)載分段導(dǎo)通　　BP5118 可以通過外部電阻精確的設(shè)定LED電流。在圖8市電輸入應(yīng)用案例中，輸入電壓：200Vac ~ 260Vac； 47Hz ~ 63Hz；輸出帶載：LED1 134V, LED2 76V，LED3 76V；輸出平均電流：22mA (設(shè)定最大電流30mA)。如果需要更高的輸出電流，LED需要采用散熱器或者并聯(lián)外部功率MOS 管。BP5118 具有過溫調(diào)節(jié)功能（Thermal Regulation）。當(dāng)輸入電壓過高，或者LED 電流過大時(shí)，此功能將降低輸出電流，從而限制溫度上升，保護(hù)LED 驅(qū)動(dòng)電源。

　　BP5118的功率輸出高壓MOS管外掛，沒有封裝在芯片內(nèi)，對(duì)LED燈珠的負(fù)載應(yīng)用自由度較大。這是與EXC100的最大不同。

　　圖8 BP5108高壓線性恒流驅(qū)動(dòng)電源的電原理圖

　　3）高壓開關(guān)恒流源驅(qū)動(dòng)芯片

　　高壓開關(guān)恒流源驅(qū)動(dòng)芯片品種還不是很多，BP2812是可用的一顆。BP2812適用于非隔離的降壓型LED電源系統(tǒng)，適合全范圍的交流電輸入或12V-600V的直流電源輸入。內(nèi)置600V功率MOS管。臨界模式工作，無(wú)需電感補(bǔ)償。應(yīng)用電路只需很少外圍器件。芯片內(nèi)帶有高精度的電流取樣電路，專利的恒流控制技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)高精度的恒流輸出，和優(yōu)異的負(fù)載調(diào)整率。系統(tǒng)效率達(dá)95%。采用源極驅(qū)動(dòng)技術(shù)，芯片工作電流低至200uA，無(wú)需輔助繞組供電。具備LED短路保護(hù)，CS采樣電阻短路保護(hù)，芯片過溫保護(hù)等多重保護(hù)功能。應(yīng)用電路簡(jiǎn)潔，系統(tǒng)成本較低。

　　圖9是為圖右下的晶元的HV LED設(shè)計(jì)的高壓恒流驅(qū)動(dòng)電路。

　　圖9 BP2812高壓開關(guān)恒流源驅(qū)動(dòng)電源的電原理圖

　　由此可見，藍(lán)光"LED白熾燈"選用高壓線性恒流源芯片設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電源是比較好的選擇。

　　藍(lán)光"LED白熾燈"將成為LED照明燈具產(chǎn)品中的一朵奇葩，競(jìng)相爭(zhēng)艷。藍(lán)光"LED白熾燈"需要的的藍(lán)光HV LEDs光源和高壓線性恒