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安森美半导体AC-DC LED驱动方案

2

• 由于总光效要求及散热限制，能效很重要，即使是在低功率时• 许多情况下，在相对较低功率时也要求功率因数校正• 空间受限，特别是替代灯泡应用• 总体电源可靠性很重要• 宽输入电源电压范围，支持高达277 Vac• 像TRIAC调光这样的特定照明要求• 标准及安规仍在演进

功率

密度

功率因数校正(PFC)

可靠性

TJ

面临跟电源相同的挑战

LED通用照明挑战

3

适用LED照明的标准有哪些？• 美国“能源之星”V1版光源标准要求LED照明灯具提供功率因数校正(PFC)。这标准将于2011年9月实施，是自愿性标准，适用于特定产品，如嵌灯、橱柜灯及台灯，而与功率电平无关：– 住宅应用功率因数高于0.7– 商业应用功率因数高于0.9

• “能源之星”1.1版整体式LED灯泡标准于2010年8月开始生效，要求输入功率高于5 W的灯泡功率因数高于0.7

• 欧盟的国际电工(IEC)要求中规定了照明应用的总谐波失真(THD)性能标准，LED照明适用于其中的C类规范限制– 功率小于25 W的相对容易

• 三次谐波必须低于基波的86%• 五次谐波必须低于基波的61%

– 功率大于25 W时谐波含量要求非常严格

4

+

安森美半导体LED照明方案

照明通信及控制 反激控制器或转换器

AC-DC电源IC，DC-DC驱动器，CCR稳流器，恒流恒压(CCCV)控制，高压FET，整流器，数字接口，环境光传感器，保护，电力线通信 (PLC)调制解调器……

5

隔离CCM降压/升压NCL30001

85%

80%

90%

25 50 75 200输出功率

能效

NCL30000

CRM PFC + 谐振半桥NCL30051*

NCP1010~5NCP1027/8

* 样品2012年第1季

Triac(AC

Line)

Secondary(PWM,

Analog, Bi-level)

up to 300 W NCL30051* X X External FET40 - 150 W NCL30001 X X External FET1 -30 W NCL30000 X X X X External FET1 -30 W LV5026 X X External FET1 -30 W LV5027 X External FET1 -30 W LV5028 X X X External FET1 -15 W NCP1027/8 X X X Internal FET1 -10 W NCP1010~5 X X X Internal FET

CommentsPower Product Non-IsolatedIsolated

用于LED照明的AC-DC电源方案

LV5026/7/8

6

器件型号 TRIAC调光 PWM调光 模拟调光功率因数校正 (PFC) 封装 尺寸(mm x mm)

LV5026M MFP10S 5.3*6.4

LV5028TT MSOP8 3.4*4.9

LV5027T MFP10S 5.3*6.4

AC-DC LED驱动器 -LV5026/27/28 系列

LV5026/7/8 TRIAC调光电路

功能 LV5026M・高压LED控制器・兼容不同调光控制器

-TRIAC＆模拟输入＆PWM输入・可选择开关频率

［50kHz,open 70kHz］・低噪声开关系统

-5段跳跃模式频率-阶跃驱动开关・可选择参考电压

-内部0.605 V及外部输入电压・软启动功能・ TRIAC稳定功能

8

旨在降低电磁干扰(EMI)的PWM控制架构

9

非隔离降压

VCC

GND

OUT

CT

DRIVER IC

MOSFET

FRD

AC INPUT

LED

AC INPUT

VCC

GND

OUT

CTDRIVER IC

MOSFET

SBD/FRD

LED

• 设计及电路配置简单

• 电路板尺寸小，元件数量少

• 能效更高

• 物料单(BOM)成本更低

• 要求机械式绝缘

低功率 – AC-DC LED电源转换

隔离反激

• 电气(磁)隔离

• 易于满足安全要求

• 磁学设计复杂

• 适合较高功率的设计

• 要求较大电路板尺寸

10

• 产品特性Ø 阶跃门驱动方法

Ø 振荡频率回转功能

Ø 高门能力驱动电路

Ø 可外部调节参考电压

Ø 支持多种调光器

・ TRIAC调光

・数字调光

・模拟调光

Ø 软启动

Ø 过流保护

Ø 热关闭

Ø 过压保护

※ LV5027M/ LV5028M是LV5026M的简化版本，外部元件数量更少

VCC

GND

OUT

CT

LV5026/7/8

MOSFET

FRD

AC INPUT

LED

LV5026/7/8用于非隔离 A19 LED灯

11

NCL30100是一款高能效、峰值电流控制自适应固定关闭时间降压控制器，旨在用于空间及高能效至关重要的低功率及空间受限型应用。

产品特性Ø 振荡频率可调节

Ø 连续导电模式(CCM)可以省去输出电容，能效更高，提供自然的LED开路保护

Ø 元件数量少

Ø 负电流感测，使用小型电感降低功率损耗

针对单电压输入的NCL30100降压方案

低成本，高能效100Vac Vo=36 V能效>90%

12

NCP1015降压方案

•DN06037设计注释提供更详细技术信息•可以在C8和IC的第1脚间加电阻来提高能效，小电流高电压输出更合适

13

NCL30000“平均电流稳流”拓扑结构选择• 降压配置(包含抽头电感降压配置)

• 电感与LED串串联• 仅在输入电压大于输出压降时有电流流动• 功率因数(PF)及及输入电流总谐波失真(THDi%)性能取决于输出压降与输入电压之比(VF/Vin)

– 比例越高，PF越低– 比例越高，THDi越高

• 降压-升压配置• 电感与LED串并未串联• 输入电流波形或失真与输出压降无关• 固有的LED故障保护功能在MOSFET短路时提供保护• LED正向压降可以高于或低于输入电压• MOSFET开关电压应力为输入电压与输出压降之和(Vin+Vout)

14

降压拓扑结构工作原理

•仅在输入电压超过LED正向压降(VF)时有电流流过

•临界导电模式(CrM)及恒定导通时间工作提供高功率因数

•直接感测LED电流

•低环路带宽支持高功率因数工作

•MOSFET电流等于LED峰值电流

•MOSFET电压应力等于峰值线路电压

LED String

NCL30000Controller

EMIFilter

MainsInput

+

Input Sense

LED Sense

Terminator

Current Sensor

Scaling

15

NCL30000高功率因数降压方案应用电路D1

MRA4007

D2

MRA4007D3

MRA4007

D4

MRA4007

5.1V

LED8

C233nF

C347nF

Vcc

DRV

GND

ZCDCS

Ct

Comp

MFP

U1NCL30000

L1470uH

L2470uH

Start resistors

R17150K

C6100pF

D7 MMSZ152 1

L4A500uH

R18150K

4

3526

1

R3 5K6

L3 680uH

L4B

1:1.67 ratio

D8 BAS21

C747nF

R8 1meg

J1-1

Line

1

Q3NDD03N50

J1-2

Neutral

1

R1 5K6

C104.7nF

R10287

R2 5K6

C122nF

D10MMSD4148

R12 100

Q1ANST30010

Q1B

1

2

Q2

PZTA96

3

4 5

678

R1916K

R1516K

RV1275V

R160.5 OHM

ZCD and bias

R11 0.33LED1

R41meg

+ C9

10uF

R68K25

R7

47K

D9

MURA160

+ C8680uF

R92K

D11MMSZ5V1

21

C5 1uF

LED2

R51meg

D5MMBD7000LT1

Open Load Protection

D5, D6, R8Bias MFP

F1

1 A

R1347K

R14 33

Terminator for currentmirror & noise filter

D6BAW56

1. 线路可调光；可根据线路及负载功率调节最大导通时间；兼容TRIAC或尾沿(晶体管)调光器

2.专用于一种线路电压(120 Vac或230 Vac)；以切相调光优化EMI滤波器设计；降低X电容值，将峰值电流减至最小

16

降压方案电气测试结果：PF及THDi

0.90

0.91

0.92

0.93

0.94

0.95

0.96

0.97

0.98

0.99

1.00

0

3

6

9

12

15

18

21

24

27

30

90 115 140 165 190 215 240 265

Pow

er F

acto

r

Inpu

t Cur

rent

TH

D (%

)

Input Voltage (Vac)

Power Factor and THD Versus Line (Vf=27.5, Iout = 540 mA nom)

THD PF

17

降压方案线路稳流结果(额定输出功率=14.8 W)

80%

81%

82%

83%

84%

85%

86%

87%

88%

89%

90%

525

530

535

540

545

550

555

560

565

570

575

90 115 140 165 190 215 240 265

Effic

ienc

y (%

)

LED

Cur

rent

(mA

)

Input Voltage (Vac)

NCL3000 HiPF Buck Efficiency & Current Regulation versus Line

Current Efficiency

18

降压方案电气测试结果：负载稳流

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

21 24 27 30 33 36

Effic

ienc

y (%

)

LED

Cur

rent

(mA)

LED Voltage (Volts)

Efficiency and Current Regulation versus Load (Vin=115 Vac)

CurrentEfficiency

19

3至8 W低功率照明 8至40 W嵌灯及PAR灯泡

40至125 W建筑物及区域照明

50至300 W高能效LED街道照明

用于LED照明的AC-DC隔离电源方案

+

EMIFilter

AC

NCL30051

+VOU T

House-keeping

Half-BridgeDriver

CrMPFC

20

Dimmer

• 输入电压：90至135 Vac• 5 W额定输出功率(10 V @ 500 mA)• 驱动3颗串联LED• 隔离• 热反走：温度上升时线性减小输出电流• 功率因数：>0.96• 能效：>77%• 针对“能源之星”1.1版整体式LED灯要求(2010年8月31日起生效)

• 兼容TRIAC及晶体管调光器• 谐波含量：符合IEC61000-3-2 C类标准

• 输入电流总谐波失真(THD)：<20%• 符合FCC B类传导放射性要求• 设计符合UL8750安全要求

Fits inside a 0.9” (23 mm) diameter cylinder

新的参考设计

NDD03N50

MBRA340

交流(AC)可调光A19 LED灯 –热反走

21

• 输入电压：• 115 V灯：90 – 135 Vac• 230 V灯：180 -265 Vac

• 11 W额定输出功率(24.5 V @ 450 mA)• 驱动串联/3串并联的8颗LED• 隔离• 功率因数：>0.96• 能效：>83%• 针对“能源之星”1.1版整体式LED灯要求(仅115 V版)

• 兼容TRIAC及晶体管调光器• 谐波含量：符合IEC61000-3-2 C类标准

• 输入电流总谐波失真(THD)：<15%• 符合FCC B类传导放射性要求• LED温升：<45°C(相较于环境温度)

参考资料：• 应用注释：AND8463

Dimmer

NDD05N50

MBRD5H100

AC可调光PAR30 LED灯

22

• 调光• 1-10 V模拟电压输入，1 V = 最小值，10 V为100%导通时的值• 两级双电平模拟调光• PWM调光：调光频率范围350 Hz至3 kHz.调光范围> 10:1

• 保护特性：输出开路(< 60 V峰值)及短路保护过温保护 –闩锁(可选)过流保护 –自动恢复(可选)过压保护 –闩锁(可选)过温反走(可选)

• 通用输入范围 90 – 265 Vac(改变元件条件下能支持305 Vac)

• 功率因数(PF) PF > 0.9 (50-100%负载)• 谐波含量 符合IEC61000-3-2 C类标准• 能效 50 W, Iout = 1000 mA / Vf = 48V条件下>87%• 安规 UL1310 2类干燥/潮湿，隔离<100 VA及<

60 Vdc峰值• 恒流输出电流范围 0.7 -1.5 A• 恒压输出电压范围 30 -55 V• 最大输出功率 90 W• 旨在用于ENERGY STAR®灯具v1.0规范(自2011年10月1日实施)

References:• Application Notes: AND8470, AND8427

NCL30001用于建筑物装饰光

23

+

EMIFilter

AC

NCL30051

+VOU T

House-keeping

Half-BridgeDriver

CrMPFC

• 通用输入范围 90 – 265 Vac(改变元件可支持305 Vac)• 最大输出功率60 W (此电路板限制为100 W，但在改变元件条件下NCL30051能支持最高250 W功率)

• 功率因数(PF) PF > 0.9 (50-100%负载条件下，带调光)• 谐波含量 符合IEC61000-3-2 C类规范• 能效 Iout= 1000 mA/ Vf= 35 至45 V条件下>90%• 隔离• 恒流输出电流范围 0.7 -1.5 A• 输出电压范围 35 -55 V• 安规 UL1310 2类干燥/潮湿• 旨在用于ENERGY STAR®灯具v1.0规范(自2011年10月1日实施)

• 保护特性• 输出开路及短路保护• 过温保护• 过流保护 –自动恢复• 过压保护 –输入(OVP大电压)

• 调光• 两级双电平模拟调光• PWM调光频率范围100至300 Hz.调光范围>10:1

• 1-10 V模拟电压输入，1 V = 最小值，10 V为100%导通时的值

新的参考设计

NDD04N60MBRF10H150

MBRF10H150NDD04N60

MURS360

NCL30051用于大功率建筑物装饰光

24

New N-Channel Products

Part Number VDSS (V) ID (A) PackageTypical RDS(on)

@ 50% ID (Ω)Typical Qg

@ ID (nC)Typical Qrr

@ ID (μC)NDD03N50ZT4G 500 3 DPAK (TO-252) 2.9 10 0.70NDD03N50Z-1G 500 3 IPAK (TO-251) 2.9 10 0.70NDD04N50ZT4G 500 4 DPAK (TO-252) 2.5 15 0.75NDD04N50Z-1G 500 4 IPAK (TO-251) 2.5 15 0.75NDF05N50ZG 500 5 TO-220FP 1.25 18.5 1.25NDD05N50ZT4G 500 5 DPAK (TO-252) 1.25 18.5 1.25NDD05N50Z-1G 500 5 IPAK (TO-251) 1.25 18.5 1.25NDF08N50ZG 500 8 TO-220FP 0.69 31.0 1.85NDF11N50ZG 500 11 TO-220FP 0.49 45 1.5

NDF02N60ZG 600 2 TO-220FP 4 10.1 0.7NDD02N60ZT4G 600 2 DPAK (TO-252) 4 10.1 0.7NDD02N60Z-1G 600 2 IPAK (TO-251) 4 10.1 0.7NDF03N60ZG 600 3 TO-220FP 3.3 12 0.9NDD03N60ZT4G 600 3 DPAK (TO-252) 3.3 12 0.9NDD03N60Z-1G 600 3 IPAK (TO-251) 3.3 12 0.9NDF04N60ZG 600 4 TO-220FP 1.8 19 1.3NDD04N60ZT4G 600 4 DPAK (TO-252) 1.8 19 1.3NDD04N60Z-1G 600 4 IPAK (TO-251) 1.8 19 1.3NDF06N60ZG 600 6 TO-220FP 0.98 31 2NDF08N60ZG 600 8 TO-220FP 0.85 35 2.5NDF10N60ZG 600 10 TO-220FP 0.65 47 3

NDF04N62ZG 620 4 TO-220FP 1.8 19 1.3NDF06N62ZG 620 6 TO-220FP 0.98 31 2NDF10N62ZG 620 10 TO-220FP 0.65 47 3

Existing P-Channel ProductsMTB2P50ET4G 500 2 D2PAK (TO-263) 4.5 19 1.92MTP2P50EG 500 2 TO-220 4.5 19 1.92

高压MOSFET –产品阵容

25

GreenPoint®设计仿真工具网上电子设计辅助工具

Part Number Description Type Topology

NCP1010/1011/1012/1013/1014

Very High Voltage Current Mode Switching Regulator with spread spectrum operation

AC-DCIsolated Flyback

NCL30000 Power Factor Corrected TRIAC Dimmable LED Driver AC-DC PFC Single Stage Isolated Flyback

NCL30001 High Efficiency Single Stage Power Factor Corrected LED Driver

AC-DC PFC Single Stage Isolated Flyback

NCL30051 Resonant Controller with integrated Fixed On-Time CRM PFC

AC-DCPFC Isolated Resonant

NCL30100 Fixed Off-Time Buck LED Driver Controller DC-DCBuck

NCP3065/66 1.5 A Constant Current Switching Regulator for HB-LEDs DC-DCBuck

NCP3065/66 1.5 A Constant Current Switching Regulator for HB-LEDs DC-DCBoost

NCP3065/66 1.5 A Constant Current Switching Regulator for HB-LEDs DC-DCBuck-Boost

CAT4201 350mA Buck LED Driver DC-DCBuck

NCP15291.7MHz, 1A, High Efficiency, Low Ripple, AdjustableOutput Voltage Step-down Converter DC-DCBuck

NCP5030 Buck-Boost Converter LED Driver DC-DCBuck-Boost

NCP5050 4.5 W Inductive DC-DC Boost LED Driver DC-DCBoostNSI45020A/25A/25AZ/30A/30AZ

Constant Current regulators Linear CCR

LED照明工具

选择产品确定设计要求

物料单(BOM)及报告

下载报告为PDF文件

步骤 1 步骤 2 步骤 3 步骤 4 步骤 5

保存文件及分享

步骤 6

自动产生设计(电路图)

仿真及验证

3B3A

• 网上工具• 选择产品• 电路图• 仿真• BOM及完整报告

• 快速，易用，高效• 网页浏览器图形用户界面• 无需下载软件• 随时随地上网使用

26

http://www.onsemi.cn/led

LED应用外部网站及内部SharePoint网站

小册子：更新版中将加入三洋半导体及安森美半导体的新产品

27

安森美半导体中国地区代理商

完整中国地区代理商名单及联系方式请访问：

http://www.onsemi.cn/PowerSolutions/locateSalesSupport.do

28

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若有问题，敬请提出！