用LYTSwitch-0設(shè)計出適用于全球所有國家和地區(qū)的燈泡

LYTSwitch-0是Power Integrations新推出的SMPS驅(qū)動器IC產(chǎn)品系列，采用該器件只需使用極少的元件和簡單的單面PCB即可實現(xiàn)LED驅(qū)動器，并將整個驅(qū)動器裝 入小尺寸燈泡中。LYTSwitch-0適用于功率最高約為10 W的非隔離、非調(diào)光燈泡，它可以提供高效率、高功率因數(shù)、低EMI以及高壓和低壓設(shè)計所具有的整套安全及保護功能。簡單易用、高可靠性和高效率相結(jié)合，可以實現(xiàn)極具競爭力的LED燈泡應(yīng)用。主要應(yīng)用包括低成本LED燈泡，如GU-10、A19和蠟燭燈。圖1所示為采用LYTSwitch-0 LYT0006P的完整參考設(shè)計(DER-355)的電路原理圖(1)。

圖1. 帶浪涌保護且符合EMI標準的7W LED驅(qū)動器的電路原理圖

該電路是一個適用于A19替換燈的完整LED驅(qū)動器。它采用90 V-265 VAC的輸入電壓，以54V額定輸出電壓提供130 mA ±5%的恒流驅(qū)動。其功率因數(shù)在低壓下>0.7，在高壓下>0.5，可滿足能源之星的北美消費類照明標準，以及歐洲生態(tài)設(shè)計指令Lot 19第2部分標準。該設(shè)計具有極高能效，在高壓下通常為92%，在低壓下通常為91%。 該驅(qū)動器具有300ms的快速啟動時間，這意味著在燈泡點亮?xí)r無可見延遲，并能提供更佳的最終用戶體驗。
LYTSwitch IC采用薄型PDIP或SO-8封裝，同時集成了SMPS控制、保護和EMI抑制功能以及一個高壓功率MOSFET。控制器可同時提供單級高功率因數(shù)校正 (PFC)和恒流輸出。LYTSwitch控制器包括一個振蕩器、反饋（檢測及邏輯）電路、5.9 V穩(wěn)壓器、遲滯過熱保護、頻率抖動、逐周期限流、自動重啟動、電感校正、功率因數(shù)以及恒流控制電路。

在圖1中，LYTSwitch-0采用了非隔離降壓拓撲結(jié)構(gòu)。降壓拓撲結(jié)構(gòu)具有非常顯著的效率優(yōu)勢，特別是在要求采用通用輸入電壓工作時。降壓拓撲 結(jié)構(gòu)的另一項固有優(yōu)勢是，它可以連續(xù)從AC輸入吸收功率，這樣可使輸入電流達到近似正弦波的狀態(tài)。降壓電路主要依賴于電感L2的磁阻。當功率MOSFET 導(dǎo)通時，電流從AC輸入流經(jīng)L1、U1和L2。由于L2磁阻的作用，當電流逐步增大時，能量會存儲在L2的磁場中。當功率MOSFET關(guān)斷時，二極管D1 被正向偏置，存儲的能量會經(jīng)由環(huán)路D1、R2、R3和L2被放電至負載。電容C5與負載并聯(lián)，當電感在每個周期中進行充電和放電時，該電容可幫助對電壓波 形進行平滑。

LYTSwitch-0內(nèi)的恒流輸出控制器能夠在單級內(nèi)實現(xiàn)功率因數(shù)校正和精確恒流輸出控制，實現(xiàn)方法是在AC主輸入周期內(nèi)連續(xù)改變功率 MOSFET的占空比。這樣可確保從電源吸入的電流符合AC電壓波形，從而實現(xiàn)高功率因數(shù)。無損耗電流檢測與功率MOSFET相結(jié)合，能夠在不需要外部電 路檢測或光耦器反饋路徑的情況下實現(xiàn)高精度的恒流輸出控制。

單級轉(zhuǎn)換器的一項顯著優(yōu)勢是，它省去了兩級解決方案中用來存儲能量的高值電容，從而消除了影響可靠性和使用壽命的潛在問題源。實際上，整個電路只需要14個低成本元件。裝配后電路板的圖片（圖2）直觀地顯示了這種構(gòu)造的簡單性。

圖2. 裝配后的7 W LED驅(qū)動器

使用簡單的平面PCB而無需插裝元件，意味著實現(xiàn)無需人為干預(yù)的完全自動化制造將成為可能。
最少元件數(shù)
A19等極小尺寸燈泡所面臨的根本挑戰(zhàn)是如何實現(xiàn)元件數(shù)的最小化。采用LYTSwitch-0即可滿足這一挑戰(zhàn)， 因為所有的主要功能和特性均集成在器件中，可以使用絕對最少的外圍元件來實現(xiàn)。集成的MOSFET開關(guān)所采用的控制算法可確保從AC輸入吸入的電流真正地 實現(xiàn)功率因數(shù)校正。無需外部功率因數(shù)校正元件。同樣，LYTSwitch-0具有內(nèi)在的EMI濾波和時鐘頻率抖動功能。購買未集成EMI濾波功能的非品牌 LED燈的消費者已發(fā)現(xiàn)，在有些情況下，符合國際公認的EMI規(guī)范確實非常重要。有報道稱，僅將LED安裝到家中的消費者發(fā)現(xiàn)，他們無法再收到數(shù)字無線 電，或者他們的無線車庫開門器無法再工作。使用LYTSwich-0驅(qū)動器就不會發(fā)生此類問題。AC輸入端僅采用一個小扼流圈，7 W LED驅(qū)動器完全滿足EN55015傳導(dǎo)EMI要求。

盡管針對低成本應(yīng)用而推出，但LYTSwitch-0集成了Power Integrations器件所應(yīng)具備的所有保護功能和可靠性，包括空載保護、過流保護、輸出短路保護、電壓跌落保護以及熱關(guān)斷保護。電路滿足IEC振鈴紋波和差模輸入浪涌要求。

高效率
雖然DER-355電路的輸出負載僅為7 W，但效率仍是十分重要的因素。在A19燈泡的狹小空間內(nèi)，如果驅(qū)動器電路效率不高，就會發(fā)生明顯的溫升。溫升對LED以及驅(qū)動器電路中的任何電解電容的使用壽命都具有重要的影響。圖3所示為7 W LED驅(qū)動器的帶載模式效率。

圖3. 不同AC輸入電壓下的效率。90-132 VAC (50 Hz)和190-265 VAC (60 Hz)輸入。

LTYSwitch-0的高效率特性意味著，無需對LED驅(qū)動器進行散熱和灌封，并且可以在工作中達到較低的溫度。這樣可以節(jié)省制造流程和材料，降低成本，并增強可靠性。

靈活的輸出功率
LYTSwitch-0的架構(gòu)具有可伸縮性，這意味著，只需要對元件值進行最小的修改，同一個驅(qū)動器設(shè)計就可以適用于不同功率的LED燈。

圖4. 輸出功率表

通用AC輸入
LYTSwitch-0電源可輕松進行設(shè)計以適用于低壓和高壓AC輸入。加上LYTSwitch-0設(shè)計可滿足 國際標準中的PF和效率要求這一事實，同一基于LYTSwitch-0的LED燈可以用于全球任何國家。由于裝配簡單的PCB的可輕松裝入替換燈泡應(yīng)用的 A19或GU-10燈座，LYTSwitch-0有助于以完全自動化的方式為全球市場批量制造具有成本效益的LED燈。

參考資料
1. RDR-355：使用LYTSwitch – LYT0006設(shè)計的7 W非調(diào)光LED驅(qū)動器（非隔離降壓）。Power Integrations Inc. www.powerint.com


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