研讨会PPT电子版下载(CCR在低电流LED照明中…

www.onsemi.cn1·2010年8月恒流稳流器(CCR)简单、经济及可靠的LED电流稳流方案2·2010年8月恒流稳流器(CCR)概览•安森美半导体开发双端及三端的一系列恒流稳流器，为LED稳流提供简单及高性价比的解决方案•目标市场–汽车–替代氖灯–交通信号灯–显示器背光–建筑物照明–指示灯双端固定输出10mA–350mAVAK=45V三端可调节输出20mA–160mAVAK=45V3·2010年8月成本最低无EMI问题依赖于电池电压能效最低需要恰当的LED编码LED恒流性能差开关稳压器PWMLCVinRRset能效升高，但复杂度及成本也升高线性稳压器IC电阻VinRVinRRsetVinRSetPointVinRset能效高成本最高较高EMI安森美半导体方案稳流精度±2%过功率自稳压无EMI问题成本中等能效较低成本低无EMI问题,电压范围宽,高能效封装,保护LED通过AEC–Q101认证能效较低CCR4·2010年8月CCR–价值所在CCRvs.Resistor05101520253035404550012345678910111213141516171819RunVLEDmAI-ccrI-res低压时更亮RegulatorΔI/ΔV(mA/V)-0.06ResistorΔI/ΔV(mA/V)3.57关键工作区亮度保护恒定电阻CCRVinIreg±10%ILED±50%ILED高压时保护LED特性优势稳流•宽电压范围下亮度恒定•输入电压较高时保护LED免受过驱动影响•输入电压较低时LED较亮•减少或消除LED编码库存•系统总成本更低45V最大工作电压•承受电池负载突降电源封装(SOD123/SOT223/DPAK)•能在苛刻的热环境(85oC静止空气温度)下工作负温度系数•保护器件及LED设计简单/不会产生电磁干扰•复杂程度较低5·2010年8月SER系列–价值所在•简单的稳流器(Simple)–双端易于设计–高端及低端应用–不需外部元件•经济(Economical)–低成本线性稳流器–消除LED编码–降低库存成本–保护LED•强固(Robust)–通过严格的汽车标准AEC101认证–采用耐热强固的封装–承受开关瞬态及电压尖峰–良好的ESD额定脉冲等级，测得在1.8kV至4.0kV之间6·2010年8月CCR应用市场广告牌显示屏汽车建筑物装饰及照明CHMSL光条停车/尾灯仪表盘显示背光显示屏广告牌文字电路重点照明电流≤100mAVin=9至19VdcVin=交流线路电源Vin=10至30Vdc替代氖灯内部照明凹槽口照明7·2010年8月Source:DavidHulick,OSRAM,IntelligentLightingSystemsForTheAutoIndustry–September19–21,2005,开关驱动器线性驱动器20mA200mA2+A500mA低电流200mA中等电流200-500mA大电流500mA汽车LED应用线性/开关电源开关电源线性/分立内部应用外部应用8·2010年8月建筑物及通用照明应用任务灯柜台照明室外照明装饰照明输入电压：12-24Vac12-48VdcLED电流：10-350mA¬装饰照明¬任务灯¬室外照明¬景观照明¬柜台照明9·2010年8月显示屏背光照明消除显示屏背光应用中由于不同LED正向压降不匹配导致的亮度差异示例：10W、12V电源25个白光LED模块，电流各为30mA每个模块含2个白光LEDLED额定正向压降为3.4V(12–2x3.4)/0.030=173Ω电阻如果某个模块中的LED实际正向压降为3.7V另一个模块中LED实际正向压降为3.1V#1)(12V–2x3.7V)/173=26.6mA#2)(12V–2x3.1V)/173=33.5mACCR消除这类电流(亮度)差异10·2010年8月应用演示11·2010年8月CCR演示演示涉及2个汽车尾灯，每个灯含12颗LED左侧的灯由4颗电阻偏置右侧的灯由4个CCR偏置参见YouTube演示视频：AdvantagesofConstantCurrentRegulators(CCR)inDrivingLEDs12·2010年8月演示–电阻驱动电路4串LED的目标电流=120mA@13.5V13·2010年8月演示–CCR驱动电路4串LED总电流=120mA14·2010年8月9.2V的相同输入电压时–电阻电路的电流为51mA，CCR的电流为96mA，几乎是电阻电路电流的2倍。CCR灯中的LED相应地更亮。CCR演示15·2010年8月13.1V的相同输入电压时–电阻电路电流为112mA，CCR为119mA且在稳流。两种灯的LED亮度几乎相同。CCR演示16·2010年8月18.5V的相同输入电压时–电阻电路电流为197mA，CCR为121mA并持续稳流。电阻驱动的尾灯中LED更亮。CCR灯中的LED受到保护(免于过驱动)。CCR演示17·2010年8月CCR演示小结•电阻电路电流与输入电压成正比•CCR在宽电压范围内提供恒定电流•低压时电阻电路中的LED亮度低•低压时CCR提供更高的LED亮度•高压时电阻电路中的LED过驱动•高压时CCR保护LEDCCRvs.Resistor05101520253035404550012345678910111213141516171819RunVLEDmAI-ccrI-resBrighteratlowvoltageRegulatorΔI/ΔV(mA/V)-0.06ResistorΔI/ΔV(mA/V)3.57ConstantbrightnessoverCriticalOperatingRegionResistorCCRVinIregProtectionatHighVoltageVinR±10%ILED±50%ILED18·2010年8月CCR低导通电压电压/电流(V/I)曲线过零0.5V电压时电流约5mA25%导通19·2010年8月CCR电路示例驱动多串LED电路A电路BLED正向压降必须匹配LED不需要匹配一个封装，功率耗散高在多个封装中耗散功率如果某串LED失效，其它串LED电流大某串LED失效，其它LED串不受影响CCR可以用在高端或低端CCR可以用在高端或低端2V2V2V2V2V2V2V2V2V2V2V2V2V2V2V2V2V2V10V10V20·2010年8月3.1V3.1V3.1V160mA160mA320mA12VRAdjustCCR并联驱动更大电流的LED串CCR电路示例•可以并联连接多个可调节的CCR提供更大电流•160+160=320mA•使用可调节CCR能够设定特定电流•可调节电阻的能耗150mW21·2010年8月可调节CCR的实际应用•CCR的电流电平可以实时调节!9V电池供电SW1=连接电池SW2=连接可调节电阻(Radj)2x3VfLED串联35–70mACCRRadj引脚=开路;35mARadj引脚=接通;65mA22·2010年8月CCR浪涌测试2V2V2V12V50V1msPulse洋红色迹线1.0mS6.0V50.0VCCR从电压尖峰吸收功率23·2010年8月CCR导通/关闭80nS80nS黄色迹线蓝色迹线24·2010年8月CCR电路示例以外部双极结晶体管(BJT)调光2V2V2VTSTONTOFFD'=1-D=TONTOFFTOFFTOFFTS=DutyCycle=DutyRatio=D=TONTSTONTONTOFF=LED调光的典型PWM频率为0.1–3kHz(经过了20kHz测试)色彩并未改变，因为LED始终以优化的电流导通25·2010年8月交流110VRMS3.52V3.52V3.52V3.52V3.52V3.52V30颗LED25mA100ΩTP1TP2电流环路TP1-156VP-PTP2-LED108V,52%导通电流探头25mA直接采用交流线路供电的CCRLED电路应用笔记AND8433/D26·2010年8月直接采用交流线路供电的CCRLED电路-10%+10%110VRMS,TP1-156VP-PTP2-LED108V,52%导通电流探头25mA100VRMS,TP1-142VP-PTP2-LED108V,47%导通电流探头25mA120VRMS,TP1-170VP-PTP2-LED108V,56%导通电流探头25mA27·2010年8月CCR与竞争器件比较25mACompetitorAnalysisVinvsIreg0.005.0010.0015.0020.0025.0030.000.02.04.06.08.010.012.014.016.018.020.0Vin(V)Ireg(mA)NSI45025AZT1GNSI45025AT1GCompetition4Competition1Competition2Competition3仅CCR系列器件即时导通28·2010年8月不同温度下的CCR稳流20mACCRSOD-123封装30mACCRSOT-223封装•不同VAK电压和温度下的稳流•负温度系数(NTC)特性在电压或温度上升时保护LED免过热影响•所采用的功率封装在不同电压和温度范围下拥有更紧密的稳流29·2010年8月SOD-123/SOT-223封装的热性能CCRSOD-123封装CCRSOT-223封装•器件功率耗散取决于CCR电压及稳流电流(Ireg)–VCCR=VIN–N*VLED；其中N是LED串中的LED数量–PCCR=Ireg*VCCR•CCR提供SOT-223和DPAK(2009)功率封装，可在最恶劣的热环境下工作•电路板上的铜层支持器件大量耗散功率30·2010年8月安森美半导体提供的CCR参数NSI450XXT1GSOD-123NSI450XXZT1GSOT-223NSI450XXDZT1GSOT-223NSI450XXDDT4GD-PAK最大阳极至阴极电压(VAK)45V45V45V45V启动电压1.8V1.8V1.8V1.8V恒流稳流电流@Vak=7.5V10,15,20,25&30mA25&30mA20-40mAADJ35-70mAADJ60–100mAADJ90–160mAADJ电流相对于电压的容限±15%,±10%±15%,±10%±15%,±10%±15%,±10%环境工作温度范围-55to85oC-55to85oC-55to85oC-55to85oC最大结温150oC150oC150oC150oC功率耗散(25oC;500mm2)463mW1389mW1,389mW2,400mW功率耗散(85oC;500mm2)230mW750mW750mW1270mW额定ESD等级：HBM–1C1kV1kV1kV2kV样品提供情况量产(2010年3月提供15mA版本)量产2009年10月提供样品，2010年7月量产工业量产www.onsemi.cn–在搜寻框中输入CCR31·2010年8月固定电流CCR–10,15,20,25&30mA器件型号最大Vak恒流稳流电流+/-稳流精度封装封装尺寸功率mWNSI50010YT1G50V10mA+/-30%SOD-1231.6x3.7x0.6mm463NSI50015WT1G50V15mA+/-20%SOD-1231.6x3.7x0.6mm463NSI45030T1G45V30mA+/-15%SOD-1231.6x3.7x0.6mm463NSI45025T1G45V25mA+/-15%SOD-1231.6x3.7x0.6mm463NSI45020T1G45V20mA+/-15%SOD-1231.6x3.7x0.6mm463NSI45030AT1G45V30mA+/-10%SOD-1231.6x3.7x0.6mm463NSI45025AT1G45V25mA+/-10%SOD-1231.6x3.7x0.6mm463NSI45020AT1G45V20mA+/-10%SOD-1231.6x3.7x0.6mm463NSI45030