本文應用上海占空比半導體公司的DU8613芯片

，基於非隔離BUCK拓撲提供了一種3W球泡燈LED恒流控製驅動方案，並提供了實驗數據和相關波形圖
，並且展望了非隔離驅動的發展空間。

市場目前主流3W驅動電源簡介

3W LED球泡燈是目前消費需求量最大的市場之一，目前主流的方案是3×1W，每個燈珠3.3V300mA，通過3個燈珠串聯方式形成負載，輸出負載為10V/300mA. 由(you)於(yu)電(dian)網(wang)電(dian)壓(ya)整(zheng)流(liu)後(hou)和(he)此(ci)輸(shu)出(chu)負(fu)載(zai)電(dian)壓(ya)相(xiang)差(cha)較(jiao)大(da)
，所(suo)以(yi)最(zui)適(shi)合(he)的(de)方(fang)式(shi)是(shi)通(tong)過(guo)反(fan)激(ji)隔(ge)離(li)降(jiang)壓(ya)驅(qu)動(dong)。然(ran)而(er)隔(ge)離(li)電(dian)路(lu)結(jie)構(gou)複(fu)雜(za)
，器(qi)件(jian)較(jiao)多(duo)，成(cheng)本(ben)較(jiao)高(gao)，效(xiao)率(lv)較(jiao)低(di)
，可(ke)靠(kao)性(xing)較(jiao)低(di)


，不(bu)適(shi)合(he)批(pi)量(liang)生(sheng)產(chan)。與(yu)隔(ge)離(li)電(dian)路(lu)相(xiang)對(dui)地(di)，非(fei)隔(ge)離(li)電(dian)路(lu)線(xian)路(lu)簡(jian)單(dan)，所(suo)用(yong)器(qi)件(jian)少(shao)，體(ti)積(ji)小(xiao)
，成(cheng)本(ben)較(jiao)低(di)，效(xiao)率(lv)較(jiao)高(gao)。隨(sui)著(zhe)市(shi)場(chang)對(dui)成(cheng)本(ben)和(he)效(xiao)率(lv)的(de)要(yao)求(qiu)，非(fei)隔(ge)離(li)電(dian)路(lu)在(zai)小(xiao)功(gong)率(lv)LED驅動領域開始登上舞台。  

DU8613集成開關簡化線路實現全閉環3WLED球泡燈恒流控製

DU8613是一款連續電流工作模式的降壓式恒流控製器，具有3%的係統恒流精度，內部集成了500V高壓MOSFET，在一定程度上簡化了外圍電路
，並且設定了采樣電阻開路
、短路保護，輸出過流、短路保護

，過溫保護等保護功能。DU8613是基於TRUEC2技術，實現全閉環高精度的恒流控製方法，專門用於3WLED非隔離球泡燈驅動的芯片。圖1所示是利用該芯片實現的一種降壓驅動方案。如圖1芯片CS端檢測到的電感電流信號經過專利技術處理，如圖2中的TRUEC2閉環恒流控製模塊，就得到電感電流(即輸出電流)的平均值。芯片通過檢測到的不同的輸出電流平均值控製開關管占空比，從而實現閉環控製。  
 

圖2：DU8613內部功能圖

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圖3：DU8613球泡燈應用實物圖及其PCB布線圖

LED恒流控製驅動方案實驗結果實驗結果

我們選擇一個典型的LED球泡燈應用來做IC功能的驗證，基本電參數如下：
輸入電壓範圍：180~265VAC/50Hz 典型效率：>88%
輸出電壓範圍：3~52VDC 輸出電流：60mA
標稱輸出功率：3W
對於輸入電壓、負載LED變化情況下
，我們測試得到如下線性、負載調整率結果：

  
圖4：係統線性調整率

圖4的線性調整率接近0
，zheshiyinweixinpianzhuzhouqibihuankongzhi，likexiangying，buhuiyinqishuchudianliubianhua
，youxiaoyizhiledianwangdianyabodongyinqideraodong。zaishixianrucilixiangdexianxingtiaozhenglvdetongshi，haishengqueledierdaikongzhixinpianyinweixianxingbuchangdexuduowaiweiyuanqijian，jiandanjiwanmeidezhexuezaicishejizhongzaiyicitixian。 
 

圖5：係統負載調整率

圖5中的係統負載調整率為0.3%，它的實際意義是多套燈負載可以用一套電源。例如12串LED輸出是36V左右
，24串輸出是72V左右
，如果設計電流值相同
，可以使用同一套電源，對於電源廠，在生產中對於備料
、庫存管理有顯著價值。值得一提的是，如圖6，此係統在短路的時候依然實現了恒流，這就意味著：1. 短路保護通過最安全的方式實現。2. 這是真正意義的全負載恒流。 

圖6：電感調整率
 

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市麵上的傳統芯片利用開環的控製技術——固定Toff的控製技術，電流推導公式如下：
平均電感電流：ILav=ILpk-(1/2)×ILr
Lpk為電感峰值電流：ILpk=Vcs/Rcs
ILr為電感紋波電流：ILr=(Vout/L)×Toff  

如果采用傳統芯片，電感的變化會引起輸出電流的變化,然而在批量生產時電感的一致性很難控製。圖6顯示，采用DU8613芯片
，在不同的功率電感下，仍然能保持輸出電流恒定
，因此降低了電感一致性的要求，有利於電感的批量采購，從而降低采購成本。

 
圖7：效率曲線


圖8：市場某公司隔離3WLED驅動方案效率曲線 

圖4、5
、6可以看到，由於閉環控製
，在設計的正常工作範圍內，輸出電流維持定值，單顆係統可以認為是恒定的輸出電流
，即線性調整率接近0，負載調整率為±0.3%。量產時，由於參數一致性分布

，大量試產數據表明，恒流精度小於±2%。圖7顯示，適當調整輸入，輸出標稱功率3w的時候
，係統效率可以在88%以上，即使是在全電壓輸入範圍內效率也能達到86%以上。圖8為市場某隔離3W方案的效率曲線。對比表明

，對於小功率LED球泡燈
，非隔離從節能角度相對於隔離是一種巨大進步
，如果折算到全球球泡燈耗電，這種節能減排的效果
，是相當可觀的。

實驗表明，DU8613采用全閉環恒流控製能夠實現高精度恒流控製，應用於驅動3W的球泡燈，總BOM成本低於1.5元。這個成績跟某些阻容降壓或者恒流二極管方案相當
，而且它的線性調整率

、負載調整率
、係(xi)統(tong)效(xiao)率(lv)，以(yi)及(ji)沒(mei)有(you)任(ren)何(he)工(gong)頻(pin)紋(wen)波(bo)的(de)輸(shu)出(chu)恒(heng)流(liu)效(xiao)果(guo)，使(shi)該(gai)芯(xin)片(pian)占(zhan)有(you)有(you)利(li)的(de)優(you)勢(shi)。並(bing)且(qie)電(dian)路(lu)板(ban)器(qi)件(jian)少(shao)焊(han)接(jie)容(rong)易(yi)，有(you)利(li)於(yu)批(pi)量(liang)生(sheng)產(chan)。由(you)於(yu)芯(xin)片(pian)全(quan)電(dian)流(liu)反(fan)饋(kui)對(dui)外(wai)界(jie)條(tiao)件(jian)的(de)依(yi)耐(nai)性(xing)弱(ruo)的(de)特(te)點(dian)，在(zai)原(yuan)料(liao)采(cai)購(gou)上(shang)既(ji)方(fang)便(bian)又(you)可(ke)以(yi)降(jiang)低(di)成(cheng)本(ben)。

LED恒流控製趨勢展望

順應市場的需要，降低成本

、提高效率和可靠性已經成為每個企業最求的目標。采用隔離反激變換器的電路比較複雜，變壓器存在較大損耗
，進而效率較低。LED本身是一種節能環保的新興替代光源，針對目前市場使用較多的3×1W隔離方案
，是基於市場主流燈珠搭配而產生的
，但是70%左右的效率令人失望，如果驅動電源沒有足夠高的轉換效率
，談何節能環保？  

非隔離電路具有結構簡單
、器件少、成本低、效率高等優點，鑒於以上諸多優點，非隔離電路將漸漸取代隔離電路在小功率LED驅動電源的地位，成為這種驅動電源的主流。基於上海占空比公司的DU8613的驅動方案在保證成本足夠低的基礎上
，帶來了恒流精度高，效率高的優勢。筆者認為
，非隔離、小電流的特性正順應了市場的需要
，必然會逐步取代隔離方案。

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