近日，芯格諾(X-Signal Integrated)推出了倍受期待的LED驅(qū)動(dòng)數(shù)字電源芯片新品XP2115和XP2116，采用全程直流(DC)調(diào)光技術(shù)，將調(diào)光深度推進(jìn)至千分之一，調(diào)光分辨率更是高達(dá)16bit(十萬(wàn)分之二)，其出色的柔和調(diào)光表現(xiàn)獲得了廣大商業(yè)照明行業(yè)客戶的高度認(rèn)可。

創(chuàng)新高性能芯片，協(xié)同整體調(diào)光解決方案升級(jí)

XP2115/6是輸入電壓高達(dá)80V(可通過(guò)外圍電路設(shè)計(jì)擴(kuò)展至450V)的高性能DC/DC(Buck)控制器芯片，專門(mén)面向中高端可調(diào)光LED恒流驅(qū)動(dòng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)。通過(guò)獨(dú)特的數(shù)字控制技術(shù)，XP2115/6支持全程直流調(diào)光，調(diào)光深度低至千分之一，調(diào)光分辨率達(dá)到16bit(十萬(wàn)分之二)。基于該芯片可實(shí)現(xiàn)5W-150W LED燈具的柔和平滑無(wú)級(jí)調(diào)光，滿足人眼對(duì)調(diào)光效果的柔和觀感要求。在調(diào)光接口方面，XP2115提供了兩路調(diào)光接口，可支持“與”、“或”邏輯，應(yīng)用靈活便利;而XP2116引入了獨(dú)特的UART數(shù)字調(diào)光接口，支持調(diào)光、參數(shù)配置、狀態(tài)讀取、功率讀取等功能，可大幅降低DALI等數(shù)字調(diào)光的采樣電路設(shè)計(jì)難度并節(jié)省整體BOM成本。

XP2115/6與芯格諾之前推出的高PF原邊反饋Flyback恒壓控制芯片XP3358和三合一調(diào)光接口芯片XP1101構(gòu)成了一套中小功率可調(diào)光數(shù)字LED驅(qū)動(dòng)整體解決方案，可支持120W以內(nèi)的應(yīng)用。

圖1 Flyback+Buck中小功率可調(diào)光數(shù)字LED驅(qū)動(dòng)整體解決方案系統(tǒng)框圖

實(shí)測(cè)：低功耗、高柔和，推動(dòng)能效提升

商業(yè)照明的典型應(yīng)用包括筒燈、吸頂燈、燈盤(pán)、頂棚燈、燈管和外置驅(qū)動(dòng)電源等。隨著對(duì)照明品質(zhì)要求的不斷提升，商業(yè)照明應(yīng)用對(duì)調(diào)光方式、調(diào)光深度、調(diào)光分辨率、人眼觀感提出了越來(lái)越高的要求，并越來(lái)越強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的小型化、扁平化、低噪音和成本控制。同時(shí)，北美和歐盟等地區(qū)紛紛發(fā)布新的能效標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)LED驅(qū)動(dòng)電源的功率因數(shù)(PF)、諧波(THD)、待機(jī)功耗和效率也提出了高要求。

然而，能夠全面平衡上述需求的芯片解決方案在市場(chǎng)中仍較為稀少。LED驅(qū)動(dòng)電源是一種交直流(AC-DC)轉(zhuǎn)換電源，低成本的解決方案通常采用以模擬電路為核心的電源芯片，其成本較低，但控制策略較為簡(jiǎn)單。模擬電源芯片在PF/THD、動(dòng)態(tài)響應(yīng)、待機(jī)功耗、效率和噪音等指標(biāo)上通常只能針對(duì)部分指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，但可調(diào)整參數(shù)有限，難以全面兼顧。此外，模擬電源芯片多采用簡(jiǎn)單的斬波調(diào)光技術(shù)，由于不可避免的電流紋波問(wèn)題，很難用于高速攝影攝像等對(duì)LED電流紋波有較高要求的場(chǎng)合(比如運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、T臺(tái)秀、博物館、醫(yī)院等)，且容易出現(xiàn)光的抖動(dòng)、閃爍、延遲、階躍等不良現(xiàn)象。

芯格諾可調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)電源整體解決方案全面采用數(shù)字電源技術(shù)，基于數(shù)模混合芯片，高度集成數(shù)字控制器內(nèi)核和多種模擬電路外設(shè)，不僅可全面平衡和優(yōu)化各項(xiàng)性能指標(biāo)，還比模擬電源芯片更易于使用。數(shù)字電源芯片可采取遠(yuǎn)比模擬電源芯片復(fù)雜的控制策略，全面優(yōu)化PF/THD、動(dòng)態(tài)響應(yīng)、待機(jī)功耗、效率和噪音等核心指標(biāo)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)千分之一的深度調(diào)光，以及16bit的高調(diào)光精度。數(shù)字電源在柔光調(diào)光的處理上也更為細(xì)膩，可以避免抖動(dòng)、閃爍、延遲等現(xiàn)象，讓人眼觀感更舒適。

芯格諾推出的Flyback+Buck中小功率可調(diào)光數(shù)字LED驅(qū)動(dòng)整體解決方案，無(wú)論在調(diào)光深度、調(diào)光分辨率、調(diào)光平滑度等光的人眼觸感方面，還是在效率、PF、THD、待機(jī)功耗等驅(qū)動(dòng)性能方面，均達(dá)到業(yè)界領(lǐng)先水平。該方案可在全電壓、三分之一以上負(fù)載范圍內(nèi)輕松達(dá)到PF>0.9，THD<20%，且大余量滿足IEC61000-3-2諧波要求;待機(jī)功耗低，整機(jī)待機(jī)功耗易于滿足0.3W的要求;動(dòng)態(tài)性能和效率亦優(yōu)于業(yè)界常用方案。

圖2展示了一款采用上述方案的60W可調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)案例。本案例采用了Flyback+Buck拓?fù)洌珹C輸入為全電壓范圍(90Vac – 305Vac)，DC輸出最大為58V/1.05A。

圖2 一款60W可調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)案例

該設(shè)計(jì)的輸出電壓范圍為3V-58V，電流輸出為1mA-1050mA連續(xù)可調(diào)，最大可持續(xù)輸出功率60W。實(shí)測(cè)結(jié)果表明，該設(shè)計(jì)達(dá)到了全電壓范圍滿載PF>0.95，THD<5%的設(shè)計(jì)指標(biāo)，滿足IEC61000-3-2諧波要求，最大功率持續(xù)輸出時(shí)環(huán)溫下芯片溫升僅為15℃。

圖3給出了該設(shè)計(jì)的滿載性能實(shí)測(cè)結(jié)果。測(cè)試結(jié)果表明，AC輸入電壓全范圍內(nèi)，滿載時(shí)最大恒流輸出誤差小于±0.34%，典型效率>90%，PF>0.963，THD<3.65%。

圖3滿載性能實(shí)測(cè)結(jié)果

圖4給出了該設(shè)計(jì)的恒流性能實(shí)測(cè)結(jié)果。測(cè)試結(jié)果表明，AC輸入電壓全范圍內(nèi)，輸出電流滿載時(shí)，輸出電壓在3-58V范圍內(nèi)，恒流滿載輸出波動(dòng)控制在±0.34%以內(nèi)。

圖4 恒流性能實(shí)測(cè)結(jié)果

圖5-7給出了該設(shè)計(jì)的調(diào)光效果實(shí)測(cè)結(jié)果。測(cè)試結(jié)果表明，輸出電壓在3-58V范圍內(nèi)，調(diào)光深度均可達(dá)到1mA(千分之一)，線性度良好，全程誤差低于±3%。得益于精密的數(shù)字控制算法，調(diào)光過(guò)程柔和順滑，無(wú)臺(tái)階、抖動(dòng)、延遲等現(xiàn)象。

圖5 Vo=58V的調(diào)光效果實(shí)測(cè)

圖6 Vo=30V的調(diào)光效果實(shí)測(cè)

圖7 Vo=3V的調(diào)光效果實(shí)測(cè)

該設(shè)計(jì)案例充分展示了芯格諾LED驅(qū)動(dòng)數(shù)字電源芯片解決方案的優(yōu)越性能，以及對(duì)傳統(tǒng)模擬電源芯片限制的突破。該解決方案一經(jīng)推出，即受到各大頭部燈具廠商和LED外置驅(qū)動(dòng)電源廠商的廣泛歡迎，被視為L(zhǎng)ED驅(qū)動(dòng)電源的創(chuàng)新突破。

未來(lái)，芯格諾還將繼續(xù)踐行“以芯格物，立諾微行”的核心理念，推出更多的大功率數(shù)字電源芯片產(chǎn)品，推動(dòng)照明、工業(yè)和大家電等應(yīng)用的能效提升。