EC4211LED线性驱动IC,免电源高压方案,LED电源方案,IC取代传统电源方案

EC4211設計準則E-CMOSApplicationforLED2012年7月30日撰寫人:VincentRauPDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建設計準則[鍵入文件副標題]章節:1.EC4211LinearLEDDriverIC介紹.1-1EC4211功能特色.1-2封裝尺寸.1-3腳位名稱.1-4線路架構2EC4211應用設計..2-1完整的線路討論2-2隋著機構溫度調節的功能RGAIN2-3過溫保護功能2-42-52-62-7高功因的特性轉換效率流明值Lm附加的解決方案:2-7-1突波吸引器(Varistor)2-7-2夜燈效應2-7-3閃頻2-8LED的搭配3設計實例3-110W燈炮3-2燭光燈3-3T5tubelighting4尺18W1PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建功率驅動器.其線路結構簡單容易設計,在生產上更是簡易其總成本更是不在話下,在安規的認證下更是輕鬆容易,因它沒有EMI/FCC兩者的問題,換句話說只要處理好機構上的高壓爬電距離和IC本身的散熱更可.1-1EC4211功能特色1-2a.應用於120VAC或230VAC的輸入電壓.b.可調整性固定電流源1mA~60mA輸出電流,最大輸出推動功率5Wc.可程受的端電壓能力,額定電壓15~60VDC.d.多段式過溫保護功能.(TC90℃)e.過電流保護,Iout150mA.封裝尺寸封裝:TO252-5和DFN-85x6.TO252-5DFN-81-3Note:封裝尺寸請參閱規格書.PINASSIGNMENT:腳位功能定義TO252-5SOP8PinNameFunction6123’EXTPAD45435’6’7’8’EXTPAD21REXT:NC:VLED:Vin:RGAIN:E21此pin腳外接一電阻至VLEDpins腳,用以設定不同應用所需的電流1/設定電流範圍1~60mA./21空腳2|此pin腳輸出到LED串列的正端,LED串列的負端直接接DC電源則GND.計設124CPDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建輸入端直接接橋式整流,再串接EC4211VINPIN,由VLED輸出控制LED電流輸出便可.圖上是球燈炮使用EC4211LEDDriver的一個實例.C1:VOUT的電壓點換言之是LED輸入點(50V1格)我們可看出VF在212V.C2=Vin點VP-P=302V.C4=LED電流波形,ON=37mA,Off=0mA.3PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建主要驅動架構為控制輸出電流作為LED的恆流供給,輸出電流的設定是由REXTPin作為回授電流的調整,而輸出最大電流為150mA,而EC4211動作電壓須在VDrop15.5V才能作動(如VinVF+VDrop其作動條件方能成立).線性驅動IC在系統設計上的技巧,線性驅動IC主要的工作原理,是將高於LEDVF的電壓全數吸收,只輸出相等於LEDVF和所設定的電流使其恆流＇恆壓輸出於LED端.所以在系統設計上對於LEDVF的須求也同時被限定和要求.2-2隋機構溫度而調節的功能RGAIN:EC4211內置一個溫度感知元件,並偵測溫度達到100℃(封裝表面溫度90℃)時便對其輸出電流做微量遞減的動作,使其達成與機構所能散熱的功率瓦數平衡點而停止.|E4計61/1/2102則準設1124CPDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建過溫保護:當你發現LED一亮一滅的閃爍著表示EC4211的散熱能力相當的差且溫度會高於130℃,增加EC4211的散熱系統可以改善這樣的問題.如果尚無法完全解決這樣的問題你須查看LED的VF電壓點是否合乎要求,但且記不可使用三用表觀察,須用示波器看它,因示波器表現的是真實值,三用表呈現的是平均值二者差異很大.2-4高功因的特性:線性EC4211驅動IC因作用於AC上半波且Vin須大於VF+VDROP而使其有著高功因數的表現,然而其功因數皆可推高至87~94%之間.2-5轉換效率:線性驅動IC在本質上是吸收掉多餘功效而成效於負載功率,故如果要使其輸入功效達成最高效率,其負載功效必須相對的做好完善的搭配.在實際理論上來說輸入電壓和輸出電壓做比值就等於是實際推出的效率比,在此電流可忽略掉(因只一串回路所以輸入等於輸出計,固不增加計算難度而忽略之).現我們用一個實例來計算其真實效率(如下圖)我們可看上圖紅色區塊,這是IC自我耗掉的功率,如果要算這塊面積功率我看也沒多少人有興趣去計算,公式例出來昏了一堆人,所以在這裡我教大家一種最簡單的方式,利用三用表的5PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建檔去看輸出入且只取其平均值來算那就簡單多了(這只是用在功率量的算法,不代表LEDVoutVAC(V)Vin(V)VLED(V)EF(%)左表是20WDOWNLighting在各電壓點Vin和210198178902202091868924022219286250229196862-6輸出電流設定:此功能由PinREXT功能腳位設定.按純DC值計算ILED=0.6/REXT,使用AC計算繁瑣誤差值又大,所以在此我們立了一個對表的方式約略的告訴各位電阻和電流的關係,再由設計者因自身不同的產品定義另行微調.ItemIACinREXT150mA7.5R240mA9.4R330mA14.4R425mA17.8R520mA22R615mA26R710mA30R上表所用的儀器僅用三用表的IAC檔位看平均電流的概念去對應LED的真實驅動電流.我們再談到一點設計者較關切的產品對偏移電壓和總功量變化的問題.我們知道這是一顆線性驅動IC那它對變動電壓自然很敏感,有人質疑,當變動電壓大的時候這樣LED的負載是否有可能電流過大.|E6Vin的VF搭配哦).=EFVLED兩點所量測出的電壓值.我們換算後所知200192174道每點電壓所表現的效率值.61/1/2102則準計設1124CPDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建在左圖我們說明了,變動電壓只對ON的時間改變,對LED的驅動電流是無關的,但對其總功率來看它是隨變動電壓而改變的.A.流明值Lm:再來我們再談一點讓人關心的光效.如上圖,我們可以看出EC4211在驅動LED的作動行為是一連續式的開闢現象,它跟隨著進來的上半波在切換工作狀態,如此我們可知道LM值跟這樣的工作方式是有關的,通常我們會去了解LED本身的發光曲線來設計出對如此工作模式下的最好流明值,使其能補足0fftime這塊的工作時區,所以這一點要設計者明白,縱使這樣的設計方式找出LED最高的流明值,但流明值還是會比PWM的工作模式產出的流明值低些,雖然效率比隔離式好的多但這樣工作模式流明值相對會低些.而這樣的設計主要是去凸顯成品存在於高壽命和高穩定的電性,且生產簡單而推展的一種結構設計.2-7附加的解決方案:2-7-1(A)突波吸引器(Varistor)TSA1:電路在遭雷擊或在接通、斷開電感負載或大型負載設備(如洗衣機,冷氣機)時常常會產生很高的操作過電壓，這種瞬時過電壓（或過電流）稱為浪湧電壓（或浪湧電流）：例如直流6V繼電器線圈斷開時會出現300V～600V的浪湧電壓；接通白熾燈時會出現8～10倍額定電流的浪湧電流。在不同環境裡都會有不同的干擾現象,於此我們為保系統的基本安全,在系統的輸入端加上一顆突波吸引器.燈泡2-7-2(B)夜燈效應(C1:X2):來自電源回路裡的漏電現象.解決方案,可在AC輸入端加入此元件,可吸收掉0.25mA的漏電流.此種漏電回路主要存在於電源開關附加的夜間指示燈回路設計.一般延長線開關指示燈迴路跟壁上電燈開關不一樣，壁上電燈開關為了簡化配線是開關關閉時利用負載當回路來點亮指示燈，而延長線裡的電源開關有三隻腳，多了一隻腳用來接中性線讓氖燈點亮，而且壁上電燈開關是OFF時亮指示燈，而延長線則相反是ON時亮指示燈，所以以接線方式來說，壁上電燈開關指示燈是與負載串聯，而延長線指示燈則是與負載並聯.7PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建夜燈功能目前僅台灣地傳出,且因此夜燈功能有向大地漏電因素故歐美地區已經改為螢光漆.此消除回路會供奉0.2W左右功率.2-7-3(C)閃頻(C2):高功率因數下的附加產物(負作用)。為減小頻閃問題,可在VIN的前端加一電容。按照實驗數據,若5W輸出功率,PF值72%,所需的電容值是2.2uF。且每增加5W輸出功率,電容可追加約2.2uF。如10W=4.7uF,15W=6.8uF,20W=10uF.(電容耐壓:110VAC時,耐壓值在200V;220VAC時,耐壓值在400V)T1LEDIT1LEDI當然我們知道在系統上增加電解電容是一件很重要的設計問題,它有可能受溫度的影嚮而產生成品的壽命問題。在此我們堅決的建議,當你無法接受這種閃頻效應而須要加入電容來減低閃頻效應時,你可有二個做法,其一將這電解電容避開高熱源(恆溫須65℃).其二使用耐高溫高分子電容去承受65℃的高溫.2-8LED的搭配在線性架構設計裡最在乎的是LED的搭配,而現有各廠商提供線性LED架構亦有各不盡相同.EC4211對LED的搭配只有一個規則,110VAC對應的是LEDVF=110V±5%,220VAC對應的是LEDVF=220±5%.當然這樣的搭配並不限定你是單顆LED或是多顆串接組合,甚至3014這種低功率LED,只要總VF值在這個範圍內即可行.3.設計實例在此我們會提出多種產品的設計方式來供大家參考和討論,在以下的設計實例中,各位將可發現這顆EC4211LED驅動器設計手法真的很簡單,而且可變化出多種產品的運用.3-110W燈炮(ballLighting):|E861/1/2102則準計設1124CPDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建燈板線路圖電源板線路圖3-1-1設計敘述:本產品輸入電壓可分別為110VAC和220VAC,並由2顆EC4211驅動6顆1.7WLED輸出總功率量為10W的球炮燈.其PF=92,EF=85~90.9PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建連接點,可選擇使用於110VAC或220VAC的兩種輸入電壓.且Rext電阻的設定也因輸入電壓的不同而不同,基本上110VAC時Rext=7.5R.而220VAC時Rext=17.4R2.LED的串接:110VAC2路3串,VF=114V.驅動IC各推動1路3串50mALED.220VAC1路6串,VF=228V.驅動IC輸出並聯,單路6串,電流50mA.3.電源板:僅用於AC轉換DC電源和保護措施,運用元件只三到四顆.1.保險絲:2A/125V或2A250V,視地區運用.2.突波吸收器:110VAC=221K7D.220VAC=431K7D.Note:雷擊是大自然界現象，當雷擊中地面或障礙物時，瞬間的突波電壓會藉由傳輸系統(如電力線/天線/網路)等進入電源產品(Powersupply)，此異常能量容易造成產品內部的元件損毀。另外，在現實生活中，電源開關切換與插頭的插拔，也有可能出現類似的瞬間的突波電壓。3.夜燈效應消除功能