基于BP2808实现高效能LED照明电源设计.pdf.pdf

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介绍了基于BP2808实现高效能LED照明电源设计,供大家参考。
BP2808 冖85-265VAC输入LED恒流驱动芯片 极限参数(注1) 符号参数 参数范围 单位 DD 电源电压 0.3~18 LN 线电压补偿 -0.3~18 OUT内部功率开关的漏端 0.3~20 CS 电流采样端 -0.3~6 DIM 开关使能、模拟和PM调光端 0.3~6 RT 设定芯片工作关断时间 -0.3~6 V 功率开关输出电流 0.8 A 功耗(注2 DMAX 0.5 PIg 热阻,SOP8(0A) 150 T 工作结温范围 40 to 150 C T STG 储存温度范围 55to150 ESD(注3) 注1:最大极限值是指超岀该工作范围,芯片有可能损坏。推荐工作范围是指在该范围内,器件功能正常,但并不完全 保证淓足个别性能指标。电气參薮定义了器件在工作范围内并且在保证特定性能指标的测试条件下的直流和交流电参数 规范。对于未给定上下限值的参数,该规范不予保证其精度,但其典型值合理反了器件性能。 注2:温度升高最大功耗一定会减小,这也是由TMAx,θ1A,和环境温度TA所决定的。最大允许功耗为PDMx=(IMx TA)θ1A或是极限范围给出的数字中比较低的那个值。 注3:人体模型,100p电容通过1.5k9电阻放电 推荐工作范圈 符号参数 参数范围 单位 VD电源电压 0~16 T 工作温度 40to+85 上海晶率明娠半导体有隈公司 www.bpsemi.com BP2808 DS Apr 2009 BP2808 冖85-265VAC输入LED恒流驱动芯片 电气参数(注4,5)(无特别说明V=12V,=25℃) SYMBOL ITEMS CONDITIONS Min. Typ. MaxI UNIT Input voltage 16 UVLO Under voltage lock out DD RIsing 8.510 Vpp- 8V before Start 30 l00 l startu VUVLO HYS UVLO hysterisis 2.5 Current sense CS-TH Current sense threshold voltage AVLN=0 24025026 mV T LEB Current sense blank interval VCS=VCS TH+50mV 500 ns TDELAY Delay to output Vcs=ⅤcsnH+50mV 650 △vcsm@△VN△VN= VIN-VDD △VLN=1V 30 Constant Toff control T OFF Fixed turn off interval RT=27OK 9710.812 us RT Voltage 25 Operating Current Quiescent supply current with OFF VDIM<. 4V output off Operating supply current fosc=50kHz 200 HA DIM Input VDIM nternal supply voltage DIM floating 5 DIM H DIM input voltage high 2.8 V V DIM L DIM input voltage low 0.8 V DIM DC DC brightness control 0.8 2.8 DIM pull up resistor to Internal 150 kQ supply voltage IDIM L DIM input leakage low VDIM=0 33 UA Output Switch R SWOn resistance VDD=12V 0.8 ls Wmean Continuous sw current 700mA 上AK SW Leakage current 0.5 uA Thermal Shutdown Thermal shutdown Threshold 150 TsD-hys Thermal Shutdown hysteresis 20 上海晶率明娠半导体有隈公司 www.bpsemi.com Page 4 BP2808 DS Apr 2009 BP2808 冖85-265VAC输入LED恒流驱动芯片 注4:典型参数值为25℃下测得的参数标准。 注5:规格书的最小、最大规范沆围由测试保证,典型值由设计、测试或统计分析保证 应用信息 BP2808是专门驱动LED的恒流控制芯片。BP2808工作在连续电流模式的降压系统中,芯片通过 搾制LED峰值电流和纹波电流,从而实现LED平均电流的恒定。芯片使用非常少的外部元器件就实现 了恒流控制、模拟调光和PWM调光等功能 连接在RT的电阻设定 MOSFET的关断时间。每个周期开始, MOSFET打开直到电感电流上升到峰值 Ip=VnBp/Rcs(mA)。这时 MOSFET关断,关断时间由Tomf=4×103×R1(ts)决定。过了设定的关断 时间, MOSFET又重新打开,这样周而复始地工作。关断时间控制了纹波电流 、103×1mx(mA),LED平均电流l=1-×I2(m4)。对于串联固定LD个数的系统, LED电压相对比较稳定,如果电感也固定,LED的输出电流就恒定了。值得一提的是,理论上,LED电流 不随输入电压变化。实际上对于固定系统米说,由于系统延时,实际的峰值电流随着输入电压的升髙而 升高,为了补偿这个峰值电流的变化,BP2808米用独特的方法,专门有一个管脚LN,用来检测输入电 压,随着输入电压升高,降低基准电压gE的值,LN跟WD的差值1V,基准电压降低3mV。这 样保证系统在很宽的电压范围恒流。 为了解决LED正向压降不同带来的LED纹波电流的偏差,建议在满足电流能力的前提下增大电感值, 这样可以减小LED纹波电流对平均电流的影响 为了达到系统效率最高,BP2808采用独特的共栅(源极)驱动功率 MOSFET的方法,使得芯片的工 作电流非常低。同时把 MOSFET开关损耗的电能通过馈电二极管给芯片供电,这样大大提高了系统的效 率 BP2808的管脚DM可以接受模拟或P硎M调光信号。而且,DM端利用模拟调光方法对系统进行动态温度 补偿。 BP2808还有芯片过温保护、输岀LED短路保护和输岀LED廾路保护。非常适合对」系统效率要求很高的 ED日光灯和投射灯等应用 上海晶率明娠半导体有隈公司 www.bpsemi.com Page 5 BP2808 DS Apr 2009 BP2808 已85-265VAC输入LED恒流驱动芯片 应用实倒 以下针对国内电网情况,输出为18W(24串12并)的应用为例,来说明BP2808在LED驱动器中的 设计方法和应用情况。 应用原理图 CY CE 1 24s12P 176-265VAc CE2 510 Q1 2N60 QUT BP2808M-18W ,,,, Input: 176-265Vac 2.2F BP2808 Output:24串12并 GND R 1uF150K 220K Optional for dimming 电源SPEC 输入电压: Vin=176V-265V 输入频率: Fin=50hz LED电压: VIed=3. 2v IED电流: Iled=20mA 系统效率: 功率因数 PF0.9 纹波系数 △IL=65% 相关参数计算及设定: 输出电压 Vout-24s*3.2V=768V 输出电流: lout=12p20mA=240mA 输出功率 Pout=76.8*240=184 电感峰值电流: ILpk=240(240*65%)=396mA 电感纹波电流: ILrp-2*(396-240)-312mA 关断时问: Toff=10.us 上海晶率明娠半导体有隈公司 www.bpsemi.com Page 6 BP2808 DS Apr 2009 BP2808 冖85-265VAC输入LED恒流驱动芯片 关键盘元件参数设计 1、保险管Huse a)根据其应用的地区,选择满足相应认证的保险管。常见如 美洲地区:UL(美国),CSA(加拿大) 欧洲地区:CE(欧洲),VDE(德国), SEMKO(瑞典),IQ(意大利); 中国大陆:CCC 日本地区:PSE b)额定电流: MAX M×PP×nmN [20/(176*0.85*90%)]*2=297mA 实际应用的侏险管电流须大于297mA。 c)Pt:计算或测量出系统的浪涌电流。根据相应的电流波形计算出2*t的大小。然后可根 据额定电流人小和r*从保险管生产商的产品目录中选出能满足要求的型号。 d)这里迭择:慢断ⅤDE500mA5.5m*15m 2、滤波电容CE1CE2 a)电容谷量 为提高系统的PF值,这里釆用了逐流电路-—串联充电,并联放电。在设计中,需保证 Vbulk 电压在任何时段都大于输出电压Vout,通常预留25%的余量。通过推导,可知: D CE= 7MN×6×/wMN×(0.707×wMw-1.25×loMx) =389uF 这里VMx取24×3.6=864Vdc,Dnx=0.8,Vwm取176Vac,1m=90%, IN MIN =50Hz b)电容耐压 因为逐流电路是串联冲电,所以电容两端的最高电压为 CE1/2 NN MAX =0.51.414*265=187V 这里选用200V耐压就够用了。 c)由于是并联放电,所以CF1,CE2在这里选用两个22u/200105℃的电解电容。 上海晶率明娠半导体有隈公司 www.bpsemi.com Page 7 BP2808 DS Apr 2009 BP2808 已85-265VAC输入LED恒流驱动芯片 3、主电感LB a)电感量 x Toff p =768*10.80.32=2.6mH b)绕线线径 D=1.13* sqrt(lout/)J:为电流密度,这里取6 1.13*sqrt(0.24(6)=0.226mm 这里取:0.23mm )憾 由于工字电感的成本比较低,所以目前市面上用的比较多。但工字电感会有以下几个问题 镍锌工字电感。对于镍锌由于磁芯的种类太多,初始磁导率从几十到一二千高斯。若 没有很产格的产品检测,很难保证电感的性能。如果要用这类的电感,须对电感的磁 芯芯指定具体磁芯厂家的具体型号 锰锌工字电感。对」锰锌,其初始憾导率冋题就没有锞锌那么严重。但随之而来的 是绝缘问题。如果要用这类的电感,磁芯先涂一层绝缘层,然后磁芯加一个绝缘底座。 ≯磁路问题。由于工字电感的磁路为开环状态,所以其抗干扰问题会比较突岀,尤其是 在金属材料做为灯管的应用中。所以在这里建议使用EE型或环形的锰锌磁芯来制作 电感 这里使用EE-13做为电感。用0.23mn绕245Ts的情况卜,其Bm值为2445Gs 、开关管QB a)耐压 需大于最高输入电压付的峰值。 Vns=√2×V INMA¥ 1.414*265=374.71V b)电流 开关管中的有效值为: O MAX S RMS 2 2×20.7(0.9*70)=0.64A 考虑降额值(选25%) Imos=0.64*1.25=0.8A c)为提高系统效率,可选择电流更大些(Rdsn小)的 MOSFET。 d)这里选择ST公司的STD2HNK60Z-1(IPAK封装) 上海晶率明娠半导体有隈公司 www.bpsemi.com BP2808 DS Apr 2009 BP2808 585-265VAC输入LED恒流驱动芯片 5、继流二极管DB )耐压 需大于最高输入电压吋的峰值。 INMA¥ =1.414*265=374.71V 电流 开关管中的有效值为 2 O MLX XnM 2×20.7(70*0.9)-640mA 考虑降额值(选25%) Idb=0.64*1.25=0.8A c)由于DB工作于高频状态,尽量使用超忺恢复极管 d)这里选择 Onsen公司的MR160(D0-15封装)。 6、采样电阻Rcs a)阻值 R REF =250/396=0.639 b)额定功率 PRcs=0.252/0.63=0.099W c)这里选择SMD08051.91g±1%3并。 7、Tof时间设置电阻Rt Rt=Toff/(4*10-5)=270K 这里选择SMD0805270K±1% 8、启动及前馈补偿电阻Rst1-2,RLN a)对于启动 Rsy + RLN IN MIN ST MAX -176/100uA-1760K 这里选择Rst1,Rst2为510, b)对」前馈补偿 对于内部补偿系数,选择k≈0.1% Rx=k×R 上海晶率明娠半导体有隈公司 www.bpsemi.com Page 9 Apr 2009 BP2808 已85-265VAC输入LED恒流驱动芯片 1020*0.1%-1.02kg 这里Rn选1.0 9、调光脚 可以用进行模拟调光和PwM调光两种。 对于模拟调光,只需要外接一个150K的电位器就可以实验0100%调光。 对于PWM调光,建议的调光频为270Hz 在不用的情况,只要悬空即可 ◆实验样机的测试数据 BP2808Demo板在各种情况下的测试数据如下 1.输入电压变化对系统参数的影响 a)输入电压对输入功率曲线图 b)输入电压对输出功率曲线图 Vin ys pin Vin ys pout 17.6 17.0 176186196206216226236246250 17618619623621622623624625C C)输入电压对输出电流曲线图 d)输入电压对系统效率曲线图 V Eff 176186195206216226236246250 上海晶率明娠半导体有隈公司 www.bpsemi.com Page 10 Apr 2009

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