BPS室内和商业LED照明驱动电源技术的新发展

11上海晶丰明源半导体有限公司BrightPowerSemiconductor室内和商业LED照明驱动电源技术的新发展市场总监颜重光高工2011-10-20深圳马可波罗2011’LED通用照明驱动技术研讨会2LED造福于民3高亮度LED驱动主要市场景观照明、光鲜城市室内照明、海量需求Alec4目前LED的三种光源LVLEDVF=3.2V/DCIF=350-700mA单颗PN结光源需要AC/DC驱动恒流源需要大的散热器HVLEDsVF=35-170V/DCIF=20mA多颗PN结片上组合光源需要高压恒流源只需要整流桥堆+CRD？只需较小的散热器ACLEDsVF=110V/ACVF=220V/AVIF=40mAIF=20mA多颗PN结片上组合整流+光源只需要限流电阻+PTC只需较小的散热器AlecACLVLEDHVLEDsACLEDsAlecACAC55晶丰明源半导体专攻LED照明驱动IC晶丰明源半导体(BPSEMI)–专注于LED照明驱动IC设计–致力于提高LED照明驱动的性价比–免费提供多种LED驱动系统解决方案–免费提供可用于生产方案的DEMO–已拥有十几项LED照明驱动技术专利66LED照明专用驱动IC特点根据LED需要恒流特性，专用单级开关恒流源；单级主动式PFC+恒流控制省去光耦器和所有次级电流控制电路；提高批量生产输出电流一致性；软启动，上电无过冲，保证LED的可靠性和寿命；改善线性调整率和负载调整率；适应可控硅、PWM、模拟等各种调光技术；具有开路、短路、过温等各种保护功能降低EMI滤波器的体积和成本；7LED的伏安特性随温度而变环境温度升高，LED的伏安特性会左漂，输出电流随之增大，导致LED光源电流超过额定值而引起光衰；88上电软启动技术采用软启动技术，上电初期输出电流缓慢上升，无过冲，有利有效保护LED光源灯珠，防止早期光衰。启动输出电流有40~50%过冲上电过冲，对LED寿命有影响上电过冲，因开关而频繁，对LED光珠的损害导致早期光衰！9LED照明驱动电源技术的新发展•优化芯片算法使LED输出电流精度对外围的变压器、电感器的电感量等参数不敏感，降低电感器和变压器的制造成本；•LED照明专用的主动高功率因数补偿、低谐波的原边反馈（PSR）单级APFC芯片；•芯片的恒流精度不断提高，为降低生产的偏差、提升电源大批量生产的可靠性提供有力的保障；•芯片外围控制电路的不断简化，LED照明灯具全面采用原边控制技术（PSR）；•高性能线性驱动芯片开始浮出。10BPS的LED恒流驱动芯片AC/DCLED恒流驱动芯片:带主动式PFC控制非隔离---BP2309/BP2308隔离---BP3309/BP3308不带PFC控制非隔离---BP2808/BP2802---BP2808B/BP2812/BP2818隔离---BP3108/BP3105/BP3102DC/DCLED恒流驱动芯片：降压---BP1361/BP1360升压---BP1601/BP8101基本满足现阶段LED照明灯具的需求1111BPS的AC/DCLED恒流驱动芯片12BPS球泡灯/Par灯/射灯应用设计方案高PF值的方案BP3309（隔离）BP2309（非隔离）12高性价比隔离方案BP3105GU10方案BP3102--集成600V功率管13BPS球泡灯/Par灯/射灯应用设计方案兼容可控硅方案BP3108/2818高效率非隔离方案BP2802/2808BP2812/2808B1314LED室内照明电源趋向使用APFC/CC隔离的开关恒流源单级APFC+CCPFC0.9效率85%恒流精度+/-2～3%AC全电压输入原边控制（PSR）性能高度集成，应用电路简约单级APFC+CC可能为成为室内照明灯具电源首选15BP3309APFC/CC性能特点单级、有源功率因数校正，高PF值，低THD原边反馈恒流控制，无需次级反馈电路超快LED启动(200ms@85Vac)±3%LED输出电流精度优异的线电压调整率和负载电压调整率电感电流临界连续模式源极驱动方式超低(20uA)启动电流超低(600uA)工作电流FB反馈电阻值高，功耗低LED短路/开路保护电流采样电阻短路/开路保护变压器饱和保护逐周期原边电流限流芯片供电过压/欠压保护芯片过温保护自动重启功能采用SOP-8封装16原边反馈的单级主动式PFC+恒流控制启动特别快，启动电阻1MΩ，输入85Vac时，启动时间只有116mS。3%的批量一致性，1%的负载调整率采用原边反馈的主动式PFC+恒流控制，全电压输入条件下PF值在0.95以上。1717BP3309在LED照明中的应用优势PSR技术BPS专有的电流采样和控制技术，±3%恒流精度专利的线电压补偿技术无需光耦无需次级电流采样无需额外元件输入电压85V-265V变化，线性调整率小于3%对变压器参数不敏感主动式PFC控制无需额外元件PF值在0.95以上专利的快速启动技术NAUXNPNSACBP3309COMPCSOUTFBSTGNDLNVCC1818BP33094-7W球泡灯实用方案全电压输入，PF值高于0.95；高达85%的效率；高达3%的量产恒流精度；负载调整率、线性调整率3%,兼容4-7W；系统设计简单，良好的性价比；可申请免费DEMO对变压器参数不敏感19创新优化芯片算法目前LED照明灯具的驱动电源对变压器、电感器参数的要求十分高，为求精准需花费大量的人力和财力才能实现，工业化生产成本很难进一步下降。通过对LED驱动恒流源芯片设计技术的创新和突破，新的解决方案可以在LED灯具驱动电源实际应用时，输出电流对变压器和电感的电感量和LED的VF等参数不太敏感。创新技术的关键是优化芯片算法。20解决对输出变压器、电感器的宽容度IoutILs_pkILp_pkToffTToff=0.5TIout=ILS_pk/4ILs_pk=ILp_pk*NItILp_pk=Vcs/Rcs系统工作于DCMDmax0.42芯片控制Toff时间占整个周期的一半，这样平均电流Iout就是Ils_pk的四分之一，这电流表达式就是：在这个表示式里，电流与电感量无关。同时Ip_pk由芯片基准源决定，可以达到1%，匝比也是固定的，精度较高，所以电流精度较高。输出电感量宽容度：30%2121BP3105在球泡灯中的应用优势SMART开关驱动技术PSR技术Chopped技术±1%恒流精度专利的线电压补偿技术无需光耦无需次级电流采样无需额外元件输入电压85V-265V变化，线性调整率小于1%优化EMI设计NAUXNPNSBP3105CSFBGNDVCCGATE12543对变压器参数不敏感2222BP31054-7W球泡灯实用方案高达86%的效率；高达3%的量产恒流精度；负载调整率，线性调整率3%,兼容4-7W；良好的性价比；LED灯具开发周期缩短。可申请免费DEMO对变压器参数不敏感2323BP31055×1W电源系统测试数据芯片离散性1%2424BP3105方案EMI测试数据L线CDN测试N线2525BP31023X1WGU10方案DEMOBP3102集成600V功率管对变压器参数不敏感2626照明的调光需求2727球泡灯非隔离电源原理图专利的可控硅调光技术、源极驱动技术、90%的效率27专利的可控硅调光技术专利的源极驱动技术专利的恒流技术电感量变化60%，输出电流都小于3%。28球泡灯隔离电源原理图专利的可控硅调光技术、SMART开关驱动技术、原边控制技术、80%的效率28的效率无需光耦无需次级电流采样SMART开关驱动技术NAUXNPNSBP3108HCDTRIACDIMCSFBGNDVCCGATE12345678专利的线电压补偿技术2929可控硅调光方案兼容性测试调光器品牌（国内）兼容性上海松日电工Yes雷士YesLononYes上海西门子YesTCL-legrandYes鸿雁YesFLEXALITEYes调光器品牌（国外）兼容性路创Lutronskylark-S-600P(110V)Yes路创Lutronskylark-CTCL-153P(110V)Yes路创LutronDiVADV-600P(110V)Yes路创LutronDiVADVCL-153P(110V)YesPanasonicYesClipsal-S/I/E32seriesYes法国四通松本SITOSOBYesLurtronmastroMA-500(110V)No,数字前切调光器3030日光灯应用方案（功率：8~18W）30隔离BP3309（APFC）BP3105BP3108（兼容可控硅调光）非隔离BP2808/BP2808BBP2309（APFC）BP2818（兼容可控硅调光）3131BP330912串24并日光灯实用方案全电压输入，PF值高于0.95高达85%的效率；高达3%的量产恒流精度；负载调整率，线性调整率3%；系统设计简单，良好的性价比；可申请免费DEMO3232技术无需光耦无需次级电流采样专利的线电压补偿技术专利的负载电压补偿技术全电压恒流精度：1%输出电压变化一倍，恒流精度：1%Q11234DB1R4D4R2C3C8D6CE2F1Vz1Ld1C5T1C6C212ACL1C112Vo+D5R7R9R8NauxNpC4R3T2R1D1D2D3R5CE1C7R6Ns1VccGndGateCsFbU13333BP2808LED日光灯电源典型设计方案BP2808优势：源级驱动结构、恒流补偿技术；交流85V-265V输入；占空比最大可达100%；±5%的输出电流精度；高达95%的系统效率；LED短路、LED开路保护；芯片内部过温保护；PWM调光和系统动态温度补偿；方案设计思路提供可用于生产DEMO3434BP2808的18WLED日光灯实用电路图非隔离方案24串12并3535BP2808B非隔离高精度LED恒流控制芯片专利的恒流技术线性调整率（85~265VAC)负载调整率（输出30~80V）都小于3%电感量变化60%，输出电流变化小于3%BP2808升级了30-80V240mA3636非隔离蜡烛灯、玉米灯…方案(5W)BP2802BP28123737BP2802在蜡烛灯、玉米灯…中的应用高达90%效率成本低体积小能过EMC内置600V高压MOSFET非隔离方案ACinput85~265VACVDDLZENER12VVBULKC1RCS1~2RST2RST1DVDDRTGNDCSC250R2001N40071N4007270k270kRT300k4.7ΩBP280210uF400V22ΩGBOMCost5RMB3838BP2812在蜡烛灯、玉米灯…中的应用高达90%效率外围元件更少成本更低体积更小能过EMC内置600V高压MOSFET非隔离方案线性调整率（85~265VAC),负载调整率（输出30~80V),电感量变化60%，输出电流都小于3%。39BP2812非隔离方案高达90%效率成本更低，体积更小特别适合输出高电压小电流应用85~135Vac应用满足安规（1500V）176~264Vac应用打高压需要增加铝基板耐压（4000V）铝基板一般2000V耐压非常适合Cree/Nichia/Epistar即将推出的HVLED409WHVLED高压恒流驱动方案输入电压220V：效率：92%（输出带载HVLED140V/60mA）ProLi