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【技术干货】高效、大功率、紧凑型LED调光方案解析 有效优化成本

电子工程专辑  · 公众号  ·  · 2017-06-28 11:50

正文

照明系统的总体成本是商业照明和工业照明的重要考量因素,贝能国际有限公司基于Infineon公司ICL5101推出高效、大功率、紧凑型LED调光设计方案,有效满足商业照明应用对高性能、高可靠性系统及成本优化的需求。其应用领域包括室内外大功率LED照明、街道照明、停车库和区域照明、办公室平板照明及商店照明等。


方案综述


本设计采用Infineon的ICL5101作为控制芯片,性价比高的CoolMOS CE系列MOS管作功率转换,CDM10V实现简洁的0-10V调光接口电路;采用LCC拓扑结构,易于实现很宽的输出电压电流范围,隔离输出,效率高,电流纹波小,保护功能完善。


高度集成的ICL5101将半桥控制器和PFC级封装在一起,可实现LED 驱动器的高端设计,相比于同时需要独立PFC IC和谐振IC的类似解决方案,其所需元件减少约25%。在照明应用中,这种集成度为实现电源供电的小外形紧凑设计(如LED驱动)创造了条件。该IC的所有工作参数均可通过简单的电阻进行调节,是实现可靠配置设计的理想选择。CoolMOS CE系列MOSFET,是Infineon针对消费类电子产品而优化的高压超级结MOSFET,电压覆盖500V/600V/650V/700V/800V等,极具性价比,适用于适配器、LCD、LED电视、LED照明和电动工具等。CDM10V采用极小的 6管脚SOT封装,是一个完全集成的0-10V调光接口IC,该器件主要针对照明领域的各种调光应用。


原理框图

 

原理图

 


功能特点


• 单芯片支持PFC+ LCC电路结构

• 轻载时,PFC 工作在DCM模式,额定负载时工作在CrCM模式

• 容性运行、过载、短路、过电压检测

• 0~10V调光输入,灯光变化无闪烁


电气参数


• 输入电压:90Vac~305Vac

• 输出功率:240W max

• 输出电压:27~54Vdc

• 输出电流:4.44A max

• 调光范围:10~100%

• 效率:>92%@220Vac

• PF值:>0.97

• THD:<10%


目标应用


• 室内外大功率LED照明

• 街道照明

• 停车库和区域照明

• 办公室平板照明

• 商店照明


ICL5101芯片介绍


性能特点


• 单芯片集成PFC及谐振半桥的LED电源驱动控制器          

• 外围器件少,可靠性提高     

• 所有参数只用简单的电阻设置            

• 工作温度范围从- 40°C + 125°C             

• 稳定工作在低负荷运行模式,下至0.1%的额定功率             

• 综合保护功能包括外部过温保护和容性负载保护,增加系统可靠性            


PFC特征集


• PFC在额定负载下,工作在CrCM模式;在低负荷条件下工作在DCM模式,运行时无噪声低至0.1%

• 即使在DCM模式下,可调失真补偿也可以实现最低的THD             

• 可调节的PFC电流限制


谐振半桥特征集


• 完全集成的650 V的高侧驱动器             

• 集成半桥驱动器的自适应死区时间500 ns~1µS             

• 对电容运行、过载、短路和输出过压进行检测控制            

• 启动过程中磁饱和的改进操作控制             

• 先进的错误检测控制


测试结果




1、温度测试


测试环境:输入110Vac, 输出240W, 2小时,室温无风



2、波形测试


其中:波形1(黄色):半桥低端驱动;2(蓝色):Vcc;3(紫色):输出电流;4(绿色):母线电压


2.1、启动波形:

A、90Vac输入:





B、220Vac输入

              




C、300Vac输入

                                                 



    

2.2、不同负载稳定工作波形


A、10%输出功率



B、50%输出功率



C、100%输出功率



结 论


贝能国际基于Infineon公司ICL5101的LED调光设计方案,可以帮助客户实现轻松设计,且满足各国严苛的法规要求。采用ICL5101设计的LED驱动电源,搭载英飞凌CoolMOSTM,最高效率可达95%,远超业界平均水平,方案同时具备高度集成化,保护功能齐全,可大幅降低系统成本,提高系统的可靠性,非常切合看重成本优化的照明行业。