采用BP2808的高效能LED照明電源設計

BP2808基本工作原理

BP2808是專門驅動LED光源的恒流控制芯片。BP2808工作在連續(xù)電流模式的降壓系統(tǒng)中，芯片通過控制LED光源的峰值電流和紋波電流，從而實現(xiàn)LED光源平均電流的恒定。芯片使用非常少的外部元器件就實現(xiàn)了恒流控制、模擬調光和PWM調光等功能。系統(tǒng)應用電壓范圍從12VDC到600VDC，占空比最大可達100%；適用于交流85V-265V寬電壓輸入，主要應用于非隔離的LED燈具電源驅動系統(tǒng)。BP2808采用專利技術的源極驅動和恒流補償技術，使得驅動LED光源的電流恒定，從交流85V-265V范圍內變化小于±3％。結合BP2808專利技術的驅動系統(tǒng)應用電路，使得18W 的LED日光燈實用方案，在交流85V-265V 范圍內系統(tǒng)效率高于90％。在交流85V-265V輸入范圍內，BP2808可以驅動從3W到36W的LED光源陣列，因此廣泛應用于E14/E27/PAR30/PAR38/GU10等燈杯和LED日光燈。

BP2808具有多重LED保護功能包括LED開路保護、LED短路保護、過溫保護。一旦系統(tǒng)故障出現(xiàn)的時候，電源系統(tǒng)自動進入保護狀態(tài)，直到故障解除，系統(tǒng)再自動重新進入正常工作模式。復用DIM引腳可進行LED模擬調光、PWM調光和燈具系統(tǒng)動態(tài)溫度保護。BP2808采用SOP8封裝。

LED日光燈應用典型方案設計

LED日光燈的LED光源燈條電源驅動方案有很多種，目前非隔離方案因其效率高、體積小、成本低而占主流，而用PWMLED驅動控制器來做LED日光燈驅動電源的又占絕大多數(shù)。事實上傳統(tǒng)的熒光日光燈都是非隔離方案。

以AC176V—264V全電壓輸入為例，采用BP2808為主芯片來設計負載為小功率多顆LED光源多串、多并的LED日光燈時，整個系統(tǒng)方案的設計方框圖如圖1所示。全電路由抗浪涌/雷擊保護、EMI濾波、全橋整流、無源功率因素校正(PPFC)、啟動電壓(包括前饋補償、開機后的饋流供電、驅動變軟)、恒流補償、PWM控制、源極驅動、LED光源陣列，以及采樣電阻、Toff時間設定、儲能電感、續(xù)流二極管等各部分組成。

圖1：18W LED日光燈系統(tǒng)方案設計方框圖。

LED光源陣列設計為0.06W白光LED(SMT或草帽燈)24個串聯(lián)、12串并聯(lián)的方案，驅動288個小功率WLED，總功率18W。全電壓18W LED日光燈開關恒流源的設計電路如圖2所示，其各部分的功能如紅字所標注。圖中抗雷擊和EMI濾波組成EMC電路，饋流供電是利用已經(jīng)做在芯片內部的整流二極管來實現(xiàn)的。

圖2：18W LED日光燈的實用電路圖。

從AC220V看進去，交流市電入口接有1A保險絲F1和抗浪涌/雷擊的壓敏電阻Vz1；之后是EMI濾波器，由Ld1、Lc1和Cx1、Cx2組成；DB1是全橋整流器，內部是4個高壓硅二極管；CE1、CE2、R10、D2～D4組成無源功率因數(shù)校正電路；BP2808芯片由R15、R16啟動電阻降壓經(jīng)R17、C3前饋補償，并由Dz1、C2、R18與BP2808內部電路組成專利的恒流補償電路穩(wěn)壓后給BP2808控制電路供電，系統(tǒng)啟動后由于控制電路本身靜態(tài)電流小，以及芯片內部存在從OUT到VCC的饋流二極管可向BP2808提供工作電源，此時電阻R15-17上通過的電流將大大降低，因而總的系統(tǒng)功耗也大大降低，系統(tǒng)效率得到明顯提高。專利的源極驅動電路由MOS管Q1、D6、Rg、Rt 、Rcs與BP2808內部電路組成，其顯著特點是有效降低功耗、提高恒流精度。源極驅動方式的驅動電路使系統(tǒng)消耗電流減少，尤其是減少了傳統(tǒng)的高壓差供電通路中類似R15-17上的電流，從而降低了功耗，提高了效率。D6、Rg可使開關開通驅動變軟，關斷驅動保持較強，既改善EMI，又盡量不犧牲效率。與LED光源并聯(lián)的輸出濾波電容C0用以減少LED光源上的電流紋波。

BP2808的CS端采集電流采樣電阻Rs1～Rs2上的峰值電流，由內部邏輯在單周期內控制OUT腳信號的脈沖占空比進行恒流控制，輸出恒流與D5、LM1的續(xù)流電路合并向LED光源恒流供電。LED光源陣列組合改變時，電阻Rs1～Rs2的阻值也要隨之改變，使整個電路的輸出電流滿足LED光源陣列組合的要求。

PCB板的排列是做好產(chǎn)品的關鍵，因此PCB板的走線要按電力電子安全規(guī)范要求來設計。本電路可通用于T10、T8日光燈管，因兩管空間大小不同，二塊PCB的寬度將不同，要降低所有零件的高度，以便放入T10、T8燈管。圖3是T10恒流源板的實物照片，30個組件安裝0.8 毫米厚的環(huán)氧單面印制板上。

圖3：18W LED日光燈開關恒流源的實物照片。

如是設計AC85V--264V全電壓輸入，又要考慮PFC，可將LED光源陣列設計成0.06W白光LED 12個串聯(lián)、24串并聯(lián)方案。BP2808做LED日光燈電源驅動電源設計時，建議輸出電壓100VDC、電流600mA。

目前可使用的LED日光燈驅動IC有好幾種，其性能參數(shù)都有差異，現(xiàn)列表1供設計選型參考。從中可見BP2808的固定Toff工作模式、100%占空比、芯片工作電流僅0.2mA、效率達92%、恒流補償和使用獨特的源極驅動模式等特性，使其具有適用于LED照明燈具的明顯優(yōu)勢。

表1：LED日光燈驅動IC產(chǎn)品性能參數(shù)比較表。

BP2808的關鍵技術

恒流補償與源極驅動二個專利應用電路使BP2808應用更顯方便和更具特色。從圖4可見，BP2808GND與LN的內部電路與R3、C3、R4、Dz1、C2組成恒流補償?shù)膶＠麘秒娐?；BP2808Vcc、CS與OUT的內部電路與Q1、D6、Rg、Rt、Rcs組成源極驅動的專利應用電路。

圖4：恒流補償與源極驅動二個專利應用電路。

圖5是源極驅動控制電原理路，從中可見BP2808內部的低壓開關MOS管(700mA)漏極連接到外部功率開關MOS管Q1的源極，而其源極連接到采樣電阻RCS的一端以及第一比較器的輸入端，其柵極連接到RS觸發(fā)器的輸出端。外部功率開關MOS管Q1的漏極輸出電流經(jīng)儲能電感直接驅動LED光源。芯片內的Do是饋流二極管，在BP2808啟動工作后，從OUT到VCC的饋流經(jīng)Do整流向BP2808提供工作電源。

圖5：源極驅動控制電原理路。

采用源極驅動，可以有效減少驅動電路電流消耗、降低功耗、提高效率；傳統(tǒng)的高壓差供電通路中為了將整流后的直流高壓降至PWM芯片所需要的低壓工作電壓，采用低阻大功率電阻降壓，器件發(fā)燙，自耗功率很大。

隔離與非隔離的多種LED燈具驅動設計應用

BP2808還可應用于設計隔離與非隔離的球泡燈、PAR燈、筒燈、嵌燈、庭院燈、防爆燈、洗墻燈、臺燈、工作燈、可控硅調光燈等LED光源燈具的驅動電源。非隔離的燈具其設計原理可延用前述LED日光燈應用典型方案設計思路，改變LED光源陣列的排列，可以變換成各款不同、形形式式的LED燈具，針對各種LED燈具對驅動電源的不同要求，可以改變電源的輸出特性設計來滿足各不相同的需求。如可控硅調光控制就可在應用電路上動腦筋，增加在切相電源中提取導通角信息線路，并根據(jù)該信號來控制LED光源的驅動電流，以得到調光的效果。

使用BP2808的LED日光燈已進入2010年上海世博會的“滬上·生態(tài)家”、上海地鐵2號線江蘇路站廳和馬來西亞皇宮的照明系統(tǒng)。BP2808用于AC/DC的PAR燈、球泡燈等LED燈具的可控硅調光隔離和非隔離方案也已成熟，其可用于生產(chǎn)的應用電路、PCB板圖、BOM亦已成套可供客戶享用。

本文小結

BP2808的固定Toff工作模式、100%占空比、芯片工作電流減至0.2mA、效率達92%、恒流精度提高，使其更適用于LED照明燈具的驅動電源的應用。BP2808在繼承和吸收國內外同類產(chǎn)品的優(yōu)點之外，采用了創(chuàng)新的拓撲結構，芯片設計上有重大的改進，性能更趨完善，特別是恒流補償與源極驅動二個專利應用電路使BP2808應用更便捷有效節(jié)能。