高可靠交流-直流LED照明驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

　　聚辰半導(dǎo)體有限公司近日對(duì)外宣布其為交流-直流（AC-DC）LED照明，充電器，適配器，家電電源，輔助電源應(yīng)用而設(shè)計(jì)的控制器，GT5010正式大規(guī)模量產(chǎn)。聚辰半導(dǎo)體的GT5010是繼EERPOM存儲(chǔ)器系列和智能卡系列兩大產(chǎn)品線之后的電源產(chǎn)品線的又一主力產(chǎn)品。

　　GT5010采用最新的變壓器原邊（PSR）控制方式和具有自主專利的全電流反饋控制技術(shù)；驅(qū)動(dòng)外部高可靠的MOSFET功率器件；其恒流和恒壓特性滿足小于±5%范圍；用于手機(jī)充電器待機(jī)功耗小于30mW；轉(zhuǎn)換效率全面滿足最新“EPS2.0”；GT5010采用SOT23-6封裝；可工作在-40到+85度的溫度范圍，同時(shí)具有過溫保護(hù)特性等完善的保護(hù)特性。這些特性都讓GT5010成為最佳的隔離和非隔離的3W，5W和7W高性能，低成本MR16，E14，E27和GU10等LED照明方案中最具性價(jià)比的控制芯片之一。

　　變壓器原邊控制

　　原邊反饋方式的AC/DC控制技術(shù)是最近10年間發(fā)展起來的新型AC/DC控制技術(shù)，與傳統(tǒng)的副邊反饋的光耦加431的結(jié)構(gòu)相比，其最大的優(yōu)勢(shì)在于省去了這兩個(gè)芯片以及與之配合工作的一組元器件，這樣就節(jié)省了系統(tǒng)板上的空間，降低了成本并且提高了系統(tǒng)的可靠性。在LED驅(qū)動(dòng)等成本壓力較大，對(duì)體積要求很高的市場(chǎng)具有廣闊的應(yīng)用前景。

　　GT5010 LED照明方案正是基于這種原邊反饋方式。如圖一所示，該方案省去了原先副邊反饋的光耦和穩(wěn)壓管431等外圍器件，其線路體積將更小，生產(chǎn)成本將更具有競爭力。

　　圖一、聚辰GT5010 LED線路示意圖。

　　驅(qū)動(dòng)外部高可靠MOSFET功率器件

　　在MOSFET的數(shù)據(jù)表中，通?？梢哉业剿牡湫偷膫鬏斕匦浴Ｗ⒁獾?5℃和175℃兩條曲線有一個(gè)交點(diǎn)，此交點(diǎn)對(duì)應(yīng)著相應(yīng)的VGS電壓和ID電流值。若稱這個(gè)交點(diǎn)的VGS為轉(zhuǎn)折電壓，可以看到：在VGS轉(zhuǎn)折電壓的左下部分曲線，VGS電壓一定時(shí)，溫度越高，所流過的電流越大，溫度和電流形成正反饋，即MOSFET的RDS（ON）為負(fù)溫度系數(shù)，可以將這個(gè)區(qū)域稱為RDS（ON）的負(fù)溫度系數(shù)區(qū)域。

　　圖二、 MOSFET轉(zhuǎn)移特性。

　　而在VGS轉(zhuǎn)折電壓的右上部分曲線，VGS電壓一定時(shí)，溫度越高，所流過的電流越小，溫度和電流形成負(fù)反饋，即MOSFET的RDS（ON）為正溫度系數(shù)，可以將這個(gè)區(qū)域稱為RDS（ON）正溫度系數(shù)區(qū)域。當(dāng)MOSFET用作功率開關(guān)時(shí)，其導(dǎo)通時(shí)VGS較大，因此工作在RDS（ON）負(fù)溫度系數(shù)區(qū)域。從而隨著溫度升高，電流會(huì)減少。具有自限制特性。因此在高溫環(huán)境下具有比BJT（RDS（ON）正溫度系數(shù)更高的可靠性。

　　依據(jù)需要驅(qū)動(dòng)LED的功率不同，該方案可以選擇搭配聚辰品牌的1A和2A MOSFET。該方案極好的保證了在LED燈體內(nèi)部高溫環(huán)境下穩(wěn)定工作。

　　± 5%范圍恒流和恒壓特性

　　在省去了這些元器件之后，為了實(shí)現(xiàn)高精度的恒流/恒壓（CC/CV）特性，聚辰GT5010采用新的技術(shù)來監(jiān)控負(fù)載、電源和溫度的實(shí)時(shí)變化以及元器件的同批次容差，采用了原邊調(diào)節(jié)技術(shù)、變壓器容差補(bǔ)償、線纜補(bǔ)償和EMI優(yōu)化技術(shù)。因此GT5010提供高達(dá)±5%范圍恒流精度。能很好的匹配不同材質(zhì)LED的生產(chǎn)一致性要求。

　　圖三、 GT5010 在85~264V輸入時(shí)恒流特性。

　　滿足最新“能源之星5.0”標(biāo)準(zhǔn)

　　該方案目前可以支持3W，5W，7WLED照明使用。并符合美國能源之星5.0 和UL 8750 LED照明 安全標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過實(shí)際測(cè)量在6.3W LED功耗下，該方案能量效率達(dá)到78%。同時(shí)在加上適當(dāng)外圍器件后，其PFC值可以待到0.8。

　　表一 6.3W LED轉(zhuǎn)換效率。

　　SOT23-6封裝

　　為適應(yīng)LED內(nèi)部結(jié)構(gòu)要求，GT5010封裝采用了SOT23-6。在典型應(yīng)用情況下，比同類產(chǎn)品減少5~8個(gè)器件。非常適合MR16，E14 LED等對(duì)體積有較高要求的照明產(chǎn)品使用。

　　過溫保護(hù)特性

　　GT5010 內(nèi)置過溫保護(hù)特性將非常好的保護(hù)LED在極限情況下工作。

　　小結(jié)

　　采用聚辰GT5010和GT1N60，GT2N60的LED驅(qū)動(dòng)方案已經(jīng)獲得業(yè)績廣泛的認(rèn)可。已經(jīng)應(yīng)用在3W，5W和7W高性能，低成本MR16， E14，E27和GU10等LED照明上。后續(xù)基于最新PFC控制技術(shù)的新產(chǎn)品不久也將上市。