安森美半导体的通用照明 - 21ic

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安森美半导体的通用照明AC-DC LED驱动器方案

2 Confidential Proprietary

议程

• 低功率AC-DC LED驱动器 – LV5026可调光高功率因数方案

• 大功率 AC-DC LED驱动器 – 两段式NCL30051功率因数校正(PFC)与半桥谐振LLC集成方案

• 结论


LED通用照明应用

•中等功率(8至60 W)

• 户外建筑• 冷主冰箱灯• 洗墙灯• 嵌灯• 聚光灯(PAR20/30/38)类的灯

• 装饰性灯具• 吊扇灯

• 区域照明• 街灯• 停车场灯• 荧光灯替代• 公园及休闲场所灯

• 隧道灯• 高顶灯• 建筑物

• 橱柜内照明• 台灯• 一体式灯泡(A型灯) • 电器• 重点照明

•大功率(40至300 W)

•低功率(1至12 W)

户外及基础设施应用

商业及建筑物应用

住宅及商业应用

NCL30051 应用领域


隔离型CCM降压/升压NCL30001

85%

80%

90%

25 50 75 200输出功率

能效

NCL30000

CrM PFC + 谐振半桥NCL30051

NCP1010~5NCP1027/8

LED照明交流-直流 (AC-DC)电源方案

LV5026LV5029

功率产品隔离非隔离评注

TRIAC(交流

线路)

次级端(PWM，模

拟，多级)高300 W NCL30051* X X 外部FET

40 - 150 W NCL30001 X X 外部FET1 -50 W NCL30000 X x X 外部FET1 -30 W LV5026 x X X 外部FET1 -30 W LV5027 x X 外部FET1 -30 W LV5028 x X X X 外部FET1 -15 W NCP1027/8 X x X 内置FET1 -10 W NCP1010~5 X x X 内置FET

调光

首选拓扑结构


功率器件型号非隔离隔离

照明控制(调光)

封装评注TRIAC(交流线路)

次级(PWM及模拟)

3-30W LV5026 PSR × × × × SOIC10 外部FET

3-30W LV5029 PSR × × × SOIC10 外部FET

AC-DC LED电源方案 – LV5026/9

A 非隔离型(降压型) B 隔离型(反激型)

MOSFET

MOSFET

兼容TRIAC调光 - LV5026方案

ACSOUT2

TRIAC泄放(Bleeder)电路

LV5026


非隔离可调光高功率因数LED驱动器 –LV5026方案

可驱动大功率场效应管电路

采用步进控制方式

频率振荡功能

基准电压可从外部调整

兼容数字调光

兼容模拟调光

内置软启动

内置过电流保护电路

内置过热保护电路

内置过电压保护电路


旨在降低EMI的PWM控制架构

1级驱动2级驱动

电流噪声噪声消减

恒定周期非恒定周期

竞争器件安森美半导体SANYO半导体产品部器件


非隔离LED驱动器

• 非隔离拓扑结构有下述综合优势– 磁性元件尺寸更小

– 能效更高

– 元件数量更少

– 总物料单(BOM)成本更低

• 能以机械设计满足安规


使用LV5026M的LED照明驱动电路时，改变电路构成

可以提高功率因数。

对应方法有如下所示的两种: • 减小AC电压平滑用电容器，扩大AC电流的导通角

• 控制功率场效应管中流的电流同输入的AC电压成比例

AC -

- +

+

Vref

-

AC INPUT

AC +

CS

R10

R11 R2

Q1R3

C1

IC1

2

高功率因数校正改善 – 工作原理

要提高功率因数时，电路配线如左图所示。

不同点是，以前REF端子是施加一定的电压

，现在是输入电压Vin(AC)平滑后的电压经

电阻分压后施加在REF端子上。


LV5026M – 3W非隔离降压电路设计

把输入电压分压后印加到REF_IN端子

的电阻。

扼流线圈使用时，推荐使用与LED的VF相近的稳压二极

管。

改变这个电阻的阻值，功率因数和LED电流也随之改变。


力率　vs　A C入力電圧

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

90 100 110 120 140 160 180 200 220 240 264

AC入力電圧　［　V　］

力率

R7=2.2kΩ

R7=12kΩ

R7=5.6kΩ

输入电压[ V ]

功率

因数

(PF)

输入电压 vs. 功率因数 LED電流　vs　A C入力電圧

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

90 100 110 120 140 160 180 200 220 240 264

AC入力電圧　［　V　］

LED電

流　［　mA　］

R 7=2.2kΩ

R7=12kΩ

R7=5.6kΩ

输入电压[ V ]

LED电流

[ mA

]

输入电压 vs. LED电流

LV5026M性能数据- 3 W非隔离降压设计


• 低功率AC-DC LED驱动器 – LV5026可调光高功率因数方案

• 大功率 AC-DC LED驱动器 – 两段式NCL30051功率因数校正(PFC)与半桥谐振LLC集成方案

• 结论

议程


常见模块化区域照明电源架构(AC-DC + DC-DC)

LEDString

Buck

LEDString

Buck

LEDString

Buck

Power Supply

PFC IsolatedDC-DC

AC

FixedDC voltage24 - 80 Vdc

典型降压拓扑结构• 多段式架构优势

• 故障容限：某某一LED串故障，其它串不会“过驱动”

• 对每串LED进行独立电流控制

• 调光电路控制各串LED的平均电流• 脉宽调制(PWM)• 模拟• 多级(Multi-Level)

NCL30051

NCL30160


NCL30051 is a combination of a CrM PFC and half bridge resonant controller which has all functionality to implement a high efficiency driver in a compact form factor. Regulation is achieved by varying PFC bulk voltage.

Half bridge driver with 600 V high side gate driveResonant controller with fixed frequency and soft-skipPFC with constant on-time controller & error amp

No need for external level shifter or transformerIncreases efficiency at light load. Reduces EMIExcellent PF at mains with low ripple

LED Drivers and SuppliesApplications include Wall packs, street lights, outdoor area lights, low and high bay lighting

NCL30051DR2G: SOIC-16

NCL30051概览

Others Features

订购及封装信息Market & Applications

Pb

Disable Input to half bridge50 ns max rise and fall time on the high / low side gate drive500 ns min fixed crossover dead time between drivesNo electrolytic outputs needed for output filteringEvaluation Board and On Line Design Tool Available

Unique Features Benefits

价值所在

Application

Constant Voltage LED SupplyorConstant Current LED Driver

ON Target

其它特性

市场及应用

独特特性优势应用


谐振模式拓扑结构是高能效的LED驱动器方案

• CrM PFC + LLC– 例如：NCP1607 + NCP1397– 8引脚 + 16引脚SOIC

• 电源控制基于改变LLC频率

– 更低频率 = 更大功率

• CrM PFC + 固定频率谐振半桥

– 单颗SOIC16

• 电源控制基于改变PFC大电容

– 更大的大电容 = 更大功率

• 局限在于大电压的动态范围

传统方案 NCL30051方案


NCL30051简化应用电路图

简单的固定频率谐振半桥降压工作：

• A点输出电压变化时

• B点产生反馈信号

• C点的PFC电压变化以使输出稳压 PWM调光期间

可以关闭半桥电路

PFC段谐振半桥

高压启动电路

简化偏置

A

C

B


NCL30051框图


GreenPoint®设计仿真工具触手可及的电子设计辅助工具

转瞬间即可获得电路图及可供订购的物料单(BOM)SIMetrix/SIMPLIS仿真简化及加速设计提供多种语言版本(含英文版、中文版及日文版)：

网上版离线版(使用免费及可供下载版本的

GreenPoint工具，其中包含节点数量限制版SIMetrix/SIMPLIS仿真器)

作出变更

选择产品设计要求

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仿真

物料单(BOM)

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•下载离线版GreenPoint设计仿真工具

•仅下载电路图供离线使用应用器件选择拓扑结构

AC-DC NCL30000 1至50 W通用交流线路、功率因数校正单段式隔离反激转换器

AC-DC NCL30001 40至150 W通用交流线路、功率因数校正单段式隔离反激转换器

AC-DC NCL30051 40至300 W通用交流线路隔离谐振半桥转换器，带功率因数校正

AC-DC NCP1010 3 W通用交流线路隔离反激转换器





DC-DC CAT4201 1至8 W降压非隔离转换器

DC-DC NCL30100 降压非隔离转换器

DC-DC NCP1529 降压非隔离转换器

DC-DC NCP3065 1至50 W降压、升压或降压-升压非隔离转换器

DC-DC NCP3066 1至50 W降压、升压或降压-升压非隔离转换器

DC-DC NCP5030 降压-升压转换器

线性 NSI45020A 任何拓扑结构


线性 NSI45025AZ 任何拓扑结构


线性 NSI45030AZ 任何拓扑结构

LED照明设计


+

EMIFilter

AC

NCL30051

+ VOUT

House-keeping

Half-BridgeDriver

CrMPFC

• 通用输入 90 – 265 Vac

• 大输出功率 60 W (此评估板大输出功率限制为100 W，但在改变元件条件下大可输出250 W功率)

• 功率因数 PF>0.9 (50-100%负载，带调光)，并遵从IEC61000-3-2 C类标准

• 能效 ~88-90%，相应条件为Iout = 1000 mA / Vf = 35至45 V

• 恒流输出电流范围 0.7 - 1.5 A (改变元件则可支持高3 A)

• 输出电压范围 35 - 50 V

• 保护特性• 输出开路及短路保护• 过热保护• 过流保护 – 自动恢复• 过压保护 – 输入(OVP大电压)

• 调光• 两级双电平模拟调光• PWM调光：频率100至300 Hz调光范围 > 10:1

• 1-10 V模拟电压输入，1 V= 小值，10 V为100%导通

NDD04N60MBRF10H150

MBRF10H150NDD04N60

MURS360

现已提供NCL30051LEDGEVB


技术资料

• 架构概览

• 设计指引

• 典型性能曲线

• 此外，设计注释DN05015介绍了驱动CREE XM或其它大电流LED的2 A电流、

高30 V电压的演示电路板即刻

查阅 EVAL Manual

http://www.onsemi.cn/pub_link/Collateral/EVBUM2039-D.PDF

即刻

查阅 Click Me


典型能效90%或更高，功率35-45 W(Iout = 1 A)

85

86

87

88

89

90

91

92

93

94

95

34 38 42 46 50

Efficiency (%

)

LED Forward Voltage (Vdc)

120 Vac

230 Vac


不同线路电压及负载条件下的功率因数

Iout = 1 A nominal

0

5

10

15

20

25

30

2 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39

Har

mon

ic C

urre

nt P

erce

ntag

e of

Fu

ndam

etal

(%)

Harmonic

Limit (%)

Measured (%)

Easily meetsEN61000-3-2 Class C


不同线路电压条件下输出传递函数

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

LED Forward Vo

ltage (Vdc)

Output Current (mA)

120 Vac

230 Vac


• LV5026M支持隔离/非隔离拓扑结构

– 提供更高能效

– 在主电源输入电压及LED负载范围内提供紧密的LED稳

– 高功率因数及低总谐波失真(THD)– 能够优化，用于切相(TRIAC)调光器应用

• NCL30051是极佳的高能效方案，控制架构简单，基于新颖的谐振模式控制方法

– 高压启动

– 采用历经证明的CrM固定导通时间PFC控制方法

– 集成固定频率半桥，带高压门驱动器

– 紧凑的SOIC16封装

• 极适合用于固定电压LED电源以及恒流LED驱动器

• 基于控制器的拓扑结构，能调节用于30 W至超过200 W功率

总结


安森美半导体中国地区代理商

完整中国地区代理商名单及联系方式请访问：

http://www.onsemi.cn/PowerSolutions/locateSalesSupport.do


谢谢！乐意解答您的疑问！

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