LED高壓線性驅(qū)動IC SDS3105——2016神燈獎申報技術(shù)

　　項目名稱：

　　LED高壓線性驅(qū)動IC SDS3105

　　申報單位：

　　深圳市晟碟綠色集成科技有限公司

　　綜合介紹或申報理由：

　　SDS3105是一款單通道高壓線性恒流LED驅(qū)動芯片，是專門針對小功率LED燈具的高壓線性恒流芯片。SDS3105采用線性恒流技術(shù)，通過外部電阻設(shè)定LED燈串的驅(qū)動電流。SDS3105采用Highside填谷專利技術(shù)，電源輸出電壓可以靈活匹配不同的LED燈串電壓，可以任意搭配各種LED燈絲燈兩根串聯(lián)的方案，也可以應(yīng)用于小功率LED球泡燈，降低燈珠數(shù)量，節(jié)省系統(tǒng)成本。

　　主要技術(shù)參數(shù)：

　　輸出恒流設(shè)置5~40mA

　　輸出電壓可適應(yīng)最低100V 燈串電壓

　　寬電壓、無頻閃、100%燈珠利用率

　　芯片間恒流精度偏差<+/-4%

　　具有溫度補償和過熱保護功能

　　線路簡單，電源系統(tǒng)成本低

　　EMC、防浪涌等認證成本低

　　ESOP8封裝

　　與國內(nèi)外同類產(chǎn)品或同類技術(shù)的比較情況：

　　常用小功率LED驅(qū)動電源的缺點

　　阻容降壓

　　驅(qū)動不恒流，線性調(diào)整率差，工作電壓范圍窄，壓閃嚴重u穩(wěn)定性差，開關(guān)機易燒燈u 為克服開關(guān)機浪涌和頻閃問題，需要加大容量電解電容，電源體積大

　　低成本開關(guān)電源

　　高壓buck架構(gòu)，元器件多，電源成本較高u 電源體積大，應(yīng)用于E14、GU10等燈具時，燈殼需要額外膠件，增加成本，影響外觀uEMC成本高，調(diào)光成本高

　　高壓線性恒流

　　要求燈串電壓最少高于240Vu 3瓦/5瓦球泡燈需要12~14顆18V高壓燈珠uLED燈絲燈60~80V,只能4根串聯(lián)使用

　　SDS3105 解決方案

　?、賹ｉT針對LED小功率應(yīng)用的線性電源方案

　?、趯ｉT針對LED燈絲燈應(yīng)用的線性電源方案

　　③創(chuàng)新的highside填谷專利技術(shù)

　?、軣舸妷红`活，降低燈具系統(tǒng)成本

　　⑤阻容降壓的成本，開關(guān)電源的性能

　?、迣掚妷?、無頻閃、100%燈珠利用率

　　⑦EMC、防浪涌等認證成本低

　　經(jīng)濟評價分析：

　　①外圍零件少，貼片加工簡單，成本低;

　?、诠ぷ麟妷簩?，可實現(xiàn)160V-260V輸入電壓變化中工作;

　　③體積小。可直接放置在E14、GU10等小體積燈具里面;

　　④BOM成本低，可直接過EMI以及500V浪涌測試。

　　技術(shù)及工藝創(chuàng)新要點：

　　SDS3105 Highside 填谷技術(shù)

　　①電容充電由highside開關(guān)管控制

　?、谳斎腚妷鹤兓瘜﹄娫摧敵龉β屎托蕸]有影響，線性調(diào)整率近似為0，寬輸入電壓范圍

　?、蹆?nèi)建保護電路，上電時保護highside開關(guān)管和燈串

　　傳統(tǒng)的高壓線性恒流LED驅(qū)動一般采用驅(qū)動芯片與LED燈串串聯(lián)，整流橋的兩個輸出端并聯(lián)一個大電容用來穩(wěn)壓，以降低整流橋輸出電壓的波動，其驅(qū)動波形如圖所示。具體地，圖中上面的波形為市電輸入交流信號，下面的驅(qū)動波形為整流輸出波形圖;實線部分為市電電壓較低時的驅(qū)動波形圖，虛線部分為市電電壓較高時的驅(qū)動波形圖。由圖可知，在T2時間段內(nèi)，市電輸入對電容充電，整流輸出的電壓隨著市電電壓絕對值的增加而升高;在T1、T3時間段內(nèi)，電容兩端的電壓高于市電電壓，電容對LED燈串放電，電容上的電壓緩慢下降。

　　對比圖中的實線與虛線可以得出，當市電電壓升高時，LED燈串的驅(qū)動電壓也隨之整體升高。由于LED燈芯是恒流驅(qū)動，所以LED燈串的兩端的電壓不變，增加的這部分電壓就直接施加在驅(qū)動芯片上，使得芯片上的功耗急劇增加。因此采用傳統(tǒng)電容填谷方式的高壓線性恒流LED驅(qū)動隨交流電壓升高效率會急劇變差，通常從最優(yōu)驅(qū)動點220V開始，交流電電壓每上升10V電源效率下降約5%(線性調(diào)整率)。

　　另一方面，對于采用傳統(tǒng)電容填谷方式的高壓線性恒流LED驅(qū)動，如果固定交流輸入電壓不變，而減小LED燈串的電壓，和上面類似的分析可以得出，LED燈串電壓減小等效于交流輸入電壓上升

　　的效應(yīng)，即通常所說的，對于高壓線性恒流LED驅(qū)動，線性調(diào)整率等效于負載調(diào)整率。因此，采用傳統(tǒng)電容填谷方式的高壓線性恒流LED驅(qū)動，對LED燈串電壓有明確的要求，對于220V交流電輸入，一般要求240~260V的LED燈串電壓，這給高壓線性恒流驅(qū)動應(yīng)用于小功率LED燈具，特別是LED燈絲燈帶來了很大的困難。

　　SDS3105采用Highside填谷技術(shù)可使電源輸出電壓自動適應(yīng)LED燈串電壓，對于220V交流輸入，燈串電壓最低可低至100V。上圖為SDS3105采用Highside填谷的原理框圖。圖中，Highside開關(guān)管是填谷電容的控制開關(guān)，SDS3105一方面控制LED燈串恒流驅(qū)動，另一方面實時檢測LED燈串電壓和Highside開關(guān)管兩端的電壓，并控制Highside開關(guān)管的開關(guān)。

　　如圖是SDS3105 Highside填谷的LED燈串驅(qū)動電壓波形，VAC是整流輸出波形，VCAP是片外儲能電容上極板電壓，VDOUT是LED燈串下方電壓。Vth1是正常(恒流)點亮LED燈串的最小電壓，Vth2是電容充電的上限電壓，當LED燈串下方電壓(VDOUT)大于Vth2時，關(guān)閉Highside開關(guān)管停止對儲能電容充電。一方面，合理地設(shè)置電容大小，保證儲能電容放電過程中最低電壓正好等于Vth1，可以保證電源系統(tǒng)效率最高;另一方面，儲能電容只在T1~T2、T3~T4時間段充電，保證了充電電路的效率，同時當交流電電壓升高時，電容上最高電壓Vth2不會隨著升高，則在整個交流電周期加在LED燈串上的電壓也不會升高，這樣克服了傳統(tǒng)填谷電路要求LED燈串電壓要高于240V的缺點，輸出電壓可以自動適應(yīng)LED燈串電壓，對于220V交流輸入，燈串電壓最低可低至100V。

　　實際運用案例和用戶評價意見：

　　E27 實物圖

　　E14實物圖

　　獲獎、專利情況：　　

　　申報單位介紹：

　　深圳晟碟綠色集成科技有限公司(www.sds-gpi.com)(SHENZHEN?SENDIS?GREEN?POWER?INTEGRATIONS?TECHNOLOGY?CORPORATION)自成立以來匯集了國內(nèi)外微電子產(chǎn)業(yè)的優(yōu)秀技術(shù)專家和團隊專注于芯片設(shè)計和銷售。公司擁有SUN工作站、HP邏輯分析儀、仿真器、全套EDA工具等組成的硬件環(huán)境，采用先進的TOP-Down設(shè)計流程，為芯片固件升級和高加密芯片的開發(fā)提供具有行業(yè)一流的技術(shù)水準。

　　產(chǎn)品圖片：