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意法半导体(ST)拥有丰富的普通LED照明元器件和开发工具: 架构、产品、评测工具

作者:时间:2017-07-28来源:电子产品世界

  摘要

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201707/362344.htm

  随着普通照明市场持续增长,客户对新的智能功能、更高的能源效率和节省资金的要求也随着提高。本文围绕家用照明、商用照明和路灯,介绍的宽产品线如何满足灯具市场的需求,从系统角度介绍的产品线,讨论主要的系统架构及相关产品和评测工具。

  前言

  普通照明应用市场分析(IHS 2016年3月期的“世界LED照明电源市场”报告)预测,2015-2020年, LED家用照明市场复合年均增长率为25%,商用照明市场(商店和写字楼)29%,路灯16.9%。有两个主要因素拉动市场增长。第一个因素,很多大国开始重视能源问题,并发布了采用高能效光源(LED)淘汰白炽灯的节能法规;第二个因素,在新兴经济体国家,随着城镇化步伐加快,城镇人口急剧增长,这迫使当地政府推广高能效光源,升级改造城镇基础设施。在家用、商用和街道LED照明市场,的宽产品线策略十分切合该市场报告的分析预测。

  意法半导体产品

  意法半导体LED产品组合很宽,包括专用产品和标准产品,覆盖整个LED普通照明应用。

  意法半导体的产品、平台和评测板分为家用、商用、路灯用,支持最常用的系统架构/电路,还专门设立了 eDesignSuite部门,为包括LED照明在内的应用市场提供电源管理软件工具。

  LED家用照明

  LED家用照明市场对LED光源能效和驱动芯片的要求越来越高,高集成度,高能效,高功率因数(HPF),长寿命,调光功能,系统成本低,元器件数量少,是家用照明应用市场的主要需求。

  意法半导体高集成度离线转换器产品线很宽(每款产品都包含一个片上集成控制器和保护电路的功率MOSFET),最高输出功率15W,击穿电压800 V,能够管理市场上主流驱动拓扑,例如, 降压、升/降压和反激式拓扑。在这些产品中,专用离线LED驱动转换器,例如,HVLED805、HVLED807PF、HVLED815PF,具有高功率因数和一次侧恒流/恒压稳压(PSR-CC/CV)功能,如图1所示,因为电路二次侧无需稳压芯片和光耦,所以系统成本较低。此外,VIPerPlus系列Viper*5、 VIPer*6、VIPer*7、VIPer*8、VIPer0P和VIPer01离线转换器也适合驱动LED。

  图1 – 具有PSR-CV/CC功能的高功率因数反激式拓扑

  反激式拓扑的钳位电路推荐使用STRVS*反复过压保护器件和STTH*超高速二极管(600V-1200V产品);STPS*肖特基二极管和FERD*场效应整流管非常适用于输出整流。STRVS*保护芯片的低泄漏电流、输出二极管的低VF/IR比和STTH*的优异的VF/trr比,保证反激式拓扑具有出色的可靠性和能效。

  通过推出高功率密度(高达61V/3A)的LED5000、LED6000 DC-DC LED驱动转换器(单片集成控制器+ MOSFET),意法半导体支持用MR16 LED光源替代卤钨灯。

  意法半导体提供多种LED家用照明系统评测板。一次侧评测板如图2所示。

  图 2 – 主要家用照明系统评测板

  LED商用照明

  商用和建筑照明系统通常需要20W以上的功率,以及高功率因数,高能效,节省成本,有时需要多条灯带,有远程监控功能。

  在只有一条灯带时,通常使用反激式拓扑。意法半导体的新产品HVLED003D (2016年第四季度上市)是一款离线反激式LED驱动控制器,一次侧恒流稳压(PSR-CC)模式,内置调光功能(0-10, PWM和可控硅),可直接驱动单灯带,无需光耦和二次侧控制器。主要开关管推荐MDmesh™ K5功率MOSFET系列,我们发现 800-900-950Vbr产品(ST*N80K5、ST*N90K5和ST*N95K5 pn)特别适合这种拓扑。MDmesh™ K5系列适用于硬开关拓扑,具有低Rdson导通电阻、低Qg栅电荷和低电容的特点。

  关于钳位网络,我们推荐使用前面家用照明部分讨论的钳位电路器件。STPS*肖特基二极管、FERD*场效应整流管和超高速二极管系列(大于等于200V的STTH*产品)最适合输出整流电路。

  多灯带电源架构由主电源(通常是反激式拓扑)和多灯带管理电路组成,主电源提供恒定的DC总线电压。架构如图3所示。

  图3 – LED多灯带电源架构

  意法半导体的离线LED控制器HVLED001/A内置一次侧恒压稳压(PSR-CV)电路和调光功能(0-10, PWM),适用于反激式拓扑。PSR-CV模式意味着电路不需要光耦和二次侧控制器。该反激式拓扑使用前文单灯带所用的功率MOSFET、输出二极管和钳位网络。多灯带管理分为模拟控制和数字控制两种方法:

  ü 高功率密度(最高61V/3A) 的DC-DC LED驱动降压转换器(单片集成控制器 + MOSFET) LED2000、LED2001、LED5000和LED6000(图4)适用于模拟管理方法。

  图4 – 基于转换器的模拟式LED多灯带管理方法

  还可以使用新的基于固定关断时间(FOT)算法的HVLED0002电流式LED控制方法实现反向降压拓扑(图5);在这个拓扑内,60V - 100V低压STripFET F7功率MOSFET系列(推荐ST*N6F7和ST*N10F7)确保所有的解决方案都高效可靠。STripFET F7系列产品具有极低的Rdson导通电阻、优化的体二极管(低Qrr)、优化的本征电容和合理的Crss/Css比。

  图5 – 基于控制器的模拟式LED多灯带管理方法


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关键词: 意法半导体 LED

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