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1、 上海芯龙半导体有限公司上海芯龙半导体有限公司 技术支持 sales 1 大功率大功率 LED 照明用恒流驱动方案介绍照明用恒流驱动方案介绍 序言序言 LED 即发光二极管 是一种半导体固体发光器件 它是利用固体半导体芯片作为发光 材料 在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射 直接发出红 黄 蓝 绿 青 橙 紫 白色的光 LED 一般被称为第四代照明光源或绿色光源 具有高节能 利环保 寿命长 体积小 高亮度等特点 可以广泛应用于各种指示 显示 装饰 背光源 普通照明和城市夜景等 领域 LED 灯作为一种新的照明用光源 正在逐渐得到大规模和大范围内的应用 LED 照 明灯自身在
2、节能 长寿 高能效 亮度方便可调节等方面的优异特性也符合现在倡导的低 碳 环保的大趋势 目前 LED 照明在 LED 背光 LED 广告灯 LED 幕墙 大功率 LED 路灯 LED 节能灯及日光灯 LED 显示等领域得到广泛深入的应用 预计在未来几年内 LED 灯将可能逐渐进入家庭照明 室内外照明等领域 成为一种重要的照明光源 决定 LED 灯的性能和寿命的核心部分是 LED 恒流驱动电路 LED 灯的寿命 光亮度 衰减 与驱动电流的稳定性和电流纹波或杂讯息息相关 LED 灯的可靠性主要取决于驱动 芯片的可靠性和各种安全保护措施 芯龙半导体作为专业的电源管理芯片设计者 提供一 系列高压 大电
3、流 高效率 高可靠性 高性价比的 LED 恒流驱动芯片 在大电流 LED 单片全集成恒流驱动芯片领域 芯龙处于全球范围内的业界领先地位 芯龙半导体的一系列 LED 驱动芯片支持市电 直流稳压电源 太阳能电池 电子变压 器 交流变压器 蓄电池 车载电源等多种供电方式 输出恒流驱动LED的功率从10W 100W 全系列 LED 模组可以串联 并联 串并联结合等多种连接方式 电路拓朴支持降压 升 压 升降压等多种结构 上海芯龙半导体致力于开发耐高压 高效率 大电流 高可靠性 高性价比的单片开 关模拟电源管理类集成电路 开发出一大批耐高压 高效率 大电流 高可靠性 高性价 比的产品 逐步推向市场 可以
4、应用于绝大部分供电的领域和应用 对于庞大的 LED 照明 市场 芯龙半导体推出的一系列 LED 驱动芯片支持市电 直流稳压电源 太阳能电池 电 子变压器 交流变压器 蓄电池 车载电源等多种供电方式 输出恒流驱动 LED 的功率从 上海芯龙半导体有限公司上海芯龙半导体有限公司 技术支持 sales 2 10W 100W 全系列 LED 模组可以串联 并联 串并联结合等多种连接方式 电路拓朴支 持降压 升压 升降压等多种结构 已广泛应用于 LED 照明灯 LCD 背光 MR16 射灯 LED 灯幕墙 大功率 LED 路灯 LED 广告灯等领域 上海芯龙半导体有限公司上海芯龙半导体有限公司 技术支持
5、 sales 3 芯龙芯龙 LED 驱动产品快速选择表驱动产品快速选择表 产品类型 产品型号 驱动 LED 功率开关频率 封装形式 XL4001 6W 150KHz SOP8 EP XL6002 8W 150KHz TO 252 5L XL4101 10W 150KHz TO 263 5L XL4003 358 15W 300KHz TO 252 5L XL4005 358 20W 300KHz TO 263 5L 降压型 LED 驱动 XL4012 358 50W 300KHz TO 220 5L XL6003 6W 400KHz SOP8L XL6004 12W 400KHz TO 252
6、 5L XL6005 16W 180KHz TO 252 5L XL6009 358 20W 400KHz TO 263 5L XL6010 358 30W 180KHz TO 263 5L 升压型 LED 驱动 XL6011 358 40W 180KHz TO 220 5L XL4001 4W 150KHz SOP8 EP XL6002 5W 150KHz TO 252 5L XL4101 6W 150KHz TO 263 5L XL4003 358 10W 300KHz TO 252 5L XL4005 358 15W 300KHz TO 263 5L 降压型芯片升降 压设计 LED 驱动
7、 XL4012 358 25W 300KHz TO 220 5L XL6003 3W 400KHz SOP8L XL6004 4W 400KHz TO 252 5L XL6005 5W 180KHz TO 252 5L XL6009 358 10W 400KHz TO 263 5L XL6010 358 15W 180KHz TO 263 5L 升压型芯片升降 压设计 LED 驱动 SEPIC 拓朴 XL6011 358 20W 180KHz TO 220 5L 上海芯龙半导体有限公司上海芯龙半导体有限公司 技术支持 sales 4 注 以上推荐使用功率 BUCK 在输入电压为 24V 时适用
8、 BOOST 在输入电压为 12V 时适用 方案目录方案目录 章 节 方案名称 第一章 降压型 LED 驱动电源系统设计方案 P5 P12 第二章 升压型 LED 驱动电源系统设计方案 P13 P22 第三章 降压型芯片 LED 驱动电源系统升降压设计方案 P23 P29 第四章 升压型芯片 LED 驱动电源系统升降压设计方案 P30 P33 上海芯龙半导体有限公司上海芯龙半导体有限公司 技术支持 sales 5 第一章第一章 降压型降压型 LED 驱动电源系统设计方案驱动电源系统设计方案 一一 XL4001 LED 驱动电源方案驱动电源方案 C IN 220uF 50V L2 56uH 2A
9、 C OUT 220uF 50V D2 SS 34 7 8 5 4 1 2 VIN FB SW GND Vin VOUT 1 235 1 R2 R1 XL4001 3 C 1 105 R cs Icharge 0 155 Rcs6 C S EN C 2 105 LED LED U1 LED Un LED R 1R 2 C FF33nF 1 应用简要说明 XL4001 是一个 150KHz 的固定频率 PWM 降压 DC DC 转换器 2A 电流负载能力 该 电路应用简单 外部元器件较少 鉴于 LED 领域的系统需求 内部除了常规的过流保护 过温度保护 输出短路保护外 还内置了专用 LED 的
10、CC OVP CC 是通过电阻 RCS 测量 LED 电流并实现电流模式控制 在正常工作情况 LED 电流 由0 155V的PWM控制器内部参考电压除以RCS电阻值所决定 即I 0 155V RCS 因为RCS 两端的电压降在正常工作条件下将一直保持在 0 155V OVP 是通过电阻 R1 和 R2 测量输出电压并实现电压模式控制 一般 OVP 设置为比正 常输出电压高 10 在芯片正常工作的时候 CC 起作用 当 CC 这一路出现问题 OVP 钳 位输出电压 使 LED 不会承受较大功率而烧毁 PWM 调光这一块也可以调节 4 脚 FB 来实现 FB 基准为 1 235V 一旦这一点电位高
11、 于 1 235V 关闭输出 低于 1 235V 芯片工作 由于芯片本身的频率只有 150K 所以在一 定占空比的条件下 PWM 调光的速率不应该太快 建议在 100Hz 300Hz 上海芯龙半导体有限公司上海芯龙半导体有限公司 技术支持 sales 6 使能端 EN 脚控制芯片输出 EN 脚电位为低电平 0 8V 以下 或者悬空的时候 芯片 有输出 EN 脚电位为高电平 1 4V 以上 芯片关断输出 其他几款同类型芯片如下 XL6002 XL4101 2 技术特点 1 用于 LED 全集成方案 系统成本低 可靠性高 2 IC 内部 CC OVP 都是通过控制 PWM 实现的 因此 输出电压
12、输出电流 输 出过压保护的精度更高 响应速度很快 内置过流保护 过温度保护等安全措施 3 XL4001 为 40V 高压双极工艺制造 更加 皮实 应用于多种环境 由于其为 150K 固定频率 使得 LED 驱动的 EMI 设计相对容易 3 降压型 LED 驱动产品典型应用示意图 1 XL4001 典型应用电路及图示 C IN 220uF 50V L2 56uH 2A C OUT 220uF 50V D2 SS 34 7 8 5 4 1 2 VIN FB SW GND Vin VOUT 1 235 1 R2 R1 XL4001 3 C 1 105 R cs Icharge 0 155 Rcs6
13、C S EN C 2 105 LED LED U1 LED Un LED R 1R 2 C FF33nF 测试数据见下图表 在输入电压 36V 输出从 1 颗灯到 10 颗 1W LED 灯 单路输出电 流在 320mA 时 室温 16 测试整个系统的效率 温度测试点在芯片表面 上海芯龙半导体有限公司上海芯龙半导体有限公司 技术支持 sales 7 2 XL6002 典型应用电路及图示 C IN 220uF 50V L1 56uH 3A C OUT 220uF 50V D2 SS 34 1 5 4 2 VIN PWM DIMM ING SW GND Vin VOUT 1 235 1 R 2 R
14、1 XL6002 3 C 1 105 R cs Icharge 0 155 Rcs C S C 2 105 LED LED R 1 C FF 33nF R 2 U1 LED Un LED 测试数据见下图表 在输入电压 36V 输出从 1 颗灯到 10 颗 1W LED 灯 单路输出电 流在 320mA 时 室温 16 测试整个系统的效率 温度测试点在芯片表面 上海芯龙半导体有限公司上海芯龙半导体有限公司 技术支持 sales 8 3 XL4101 典型应用电路及图示 C IN 220uF 50V L1 56uH 3A C OUT 220uF 50V D2 SS 34 1 5 4 2 VIN F
15、B SW GND Vin VOUT 1 235 1 R 2 R1 XL4101 3 C 1 105 R cs Icharge 0 155 Rcs C S C 2 105 LED LED R 1 C FF 33nF R 2 U1 LED Un LED 测试数据见下图表 在输入电压 36V 输出从 1 颗灯到 10 颗 1W LED 灯 单路输出电 流在 320mA 时 室温 16 测试整个系统的效率 温度测试点在芯片表面 上海芯龙半导体有限公司上海芯龙半导体有限公司 技术支持 sales 9 二二 XL4003 358 LED 驱动电源方案驱动电源方案 AR1 LM358 R 5 1K R 66
16、 8K C IN 470uF 50V C 1 105 L1 33uH 5A C OUT 470uF 50V D1 SK540 5 4 2 1 3VIN FB SW Vin XL4003 C 1 105 R cs U1 1 1W LED U2 1 1W LED U7 1 1W LED C 3105 D2 IN5819 PWM 信号 U1 n 1W LED U2 n 1W LED U7 n 1W LED D3稳 压 二 极 管 R 1 3K D2 10V稳 压二 极 管 R cs GNDEN 1 应用简要说明 XL4003 是一个 300KHz 的固定频率 PWM 降压 DC DC 转换器 4A 电流负载能力 该 电路应用简单 外部元器件比较少 鉴于 LED 领域的系统需求 内部除了常规的过流保护 过温度保护 输出短路保护外 整个系统效率相当高 CC 是通过电阻 RCS 测量 LED 电流并实现电流模式控制 在正常工作情况 LED 电流 由 VFB 0 8V 的 PWM 控制器内部参考电压经过一个 358 运放 8 倍 VFB VCS 1 R6 R5 选择 R6 R5 适当的值 使得 VC
