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基于NCL35076或NCL30076的高能效、高精度、高可靠性的可调光LED照明降压方案

2021/09/23
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本文主要介绍安森美 (onsemi)的基于NCL35076连续导通模式 (CCM) DC-DC 降压控制器的75 W方案和基于NCL30076准谐振(QR)降压控制器的100 W及240 W方案。两款方案的典型应用是LED照明系统、模拟/PWM可调光LED驱动器,模拟调光范围宽,从1%到100%。

安森美专有的LED电流计算技术和内部检测及反馈放大器的零输入电压偏移,在整个模拟调光范围内进行精确的稳流,稳流精度在满载时<±2%,在1%的负载时<±20%。卓越的调光特性可根据负载情况在CCM (NCL35076)或QR (NCL30076)和非连续导通模式 (DCM) 间切换,从而确保低的LED电流纹波,以提供更高能效,如重载时工作在CCM (NCL35076)或QR (NCL30076),轻载时工作在DCM。待机模式下待机功耗低。还提供PWM调光以保持恒定的LED色温。NCL3X076软启动功能实现稳态启动而无过冲。VDD过压保护 (OVP)、LED短路保护 (SLP)、过流保护、热关断保护 (TSD)等各种保护特性确保高的系统可靠性。其中,NCL35076 CCM 75 W方案具有小外形的优势。而NCL30076 QR 100 W方案,在高压输入时的能效高。

图1:NCL35076 CCM 75 W方案典型应用电路图

图2所示的NCL30076 QR 240 W方案采用了安森美的NCL2801CDA PFC驱动器,NCL30076降压驱动器,NCP10671开关驱动器和一个调光信号控制器。NCL2801CDA是一款电流模式 CrM 升压PFC控制器,利用安森美的总谐波失真(THD)  增强技术可在更宽的工作范围内提供同类最佳的THD 性能。谷计数频率折回 (VCFF) 方法优化能效和待机功耗。NCP10671 集成固定频率电流模式控制器与 700 V MOSFET,集成度高,包括软启动、频率抖动、短路保护、跳周期、斜坡补偿和动态自供电(省去辅助绕组)。在标称负载运行期间,NCP10671 以可用频率之一(60 或 100 kHz)进行切换。当输出功率需求减少时,IC 会自动进入跳周期模式以降低待机功耗。保护功能包括:检测过载或短路事件的计时器,具有自动恢复功能的过压保护。NCP10671具有优化的待机性能,连接辅助绕组或从输出为 IC 供电,停止 DSS 工作,并帮助将高压时的输入功耗降低到 15 mW 以下。

图2:NCL2801 + NCL30076 QR 240 W方案典型应用框图

精确的稳流和宽模拟调光
另外,NCL35076 CCM 75 W评估板和NCL30076 QR 100 W评估板的稳流精度及模拟调光范围测试条件及结果如下:

NCL35076 CCM 75 W评估板:

VOUT (50/30/10 V),电感值为典型值±20%,温度 (-10/25/90 ºC),测试了27条调光曲线,稳流精度在满载时为± 1.5% ,在1%负载时为±10% ,模拟调光范围<1% 。

NCL30076 QR 100 W评估板:

VOUT (300/200/100 V),电感值为典型值±15%,温度 (-10/25/90 ºC),测试了27条调光曲线,稳流精度在满载时为± 2% ,在1%负载时为±14% ,模拟调光范围<1% 。

能效测试
评估板测试条件和能效曲线如下。NCL35076 CCM 75 W评估板在10 V、30 V、50 V的能效可高达92%、96%、超过98%,NCL30076 QR 100 W评估板在100 V、200 V、300 V的能效可分别超过96%、97%和接近98%。

 

图3:评估板能效测试曲线

热性能测试
我们测试了输入电压Vin 60 V,Vout 50 V,Iout 1.5 A,NCL35076 CCM 75 W评估板在工作30分钟时,热性能表现佳。输入电压Vin 400 V,Vout 300 V,Iout 0333 A,NCL30076 QR 100 W评估板在工作30分钟时也表现出很好的热性能。

总结
安森美的基于NCL35076或NCL30076的可调光LED照明降压方案具有高能效、高精度、高可靠性的优势,模拟调光范围低至1%,专有的LED电流计算技术和内部检测及反馈放大器的零输入电压偏移使得稳流精度在满载时<±2%,在1%的负载时<±20%,也提供PWM调光以保持恒定的LED色温。丰富的保护特性确保高的系统可靠性。高能效、智能的LED照明是安森美智能电源的组成部分,将助力实现可持续发展。
 

安森美

安森美

历史安森美半导体前身是摩托罗拉集团的半导体元件部门,于1999年独立上市,继续生产摩托罗拉的分立晶体管,标准模拟和标准逻辑等器件。并购纪录2000年四月,完成收购Cherry Semiconductor。2006年,完成收购位于美国俄勒冈州Gresham的LSI Logic设计和制造设施。2008年一月,以184M美元完成收购美国模拟器件公司的稳压及热管理(Voltage Regulation and Thermal Management)部门。2008年三月,以915M美元完成收购AMI Semiconductor。2008年十月,以115M美元完成收购Catalyst Semiconductor。2009年十一月,以17M美元完成收购PulseCore Semiconductor。2010年一月,以115M美元完成收购California Micro Devices。2010年六月,完成收购Sound Design Technologies, Ltd。2011年一月,完成收购日本三洋电机的子公司三洋半导体(SANYO Semiconductor)。2011年二月,以$31.4M美元完成收购赛普拉斯半导体(Cypress Semiconductor)的CMOS图像传感器业务部门。2014年五月,完成收购Truesense Imaging, Inc。2014年七月,安森美半导体和富士通半导体宣布战略合作(包括晶圆代工服务协议,及日本会津若松市富士通的8吋晶圆厂的10%权益。)2014年八月,以4亿美元完成收购总部位于加州的Aptina Imaging Corp。2015年七月,安森美半导体完成收购Axsem AG。2015年11月18日,以每股20美元,斥资24亿美元现金收购飞兆半导体公司。2016年八月,安森美半导体宣布已就出售点火IGBT业务给 Littelfuse 达成协议,出售其瞬态电压抑制二极管和开关型晶闸管产品线,售价共1.04亿美元现金。2016年九月,安森美半导体完成收购飞兆半导体公司。产品安森美半导体制造以下的各种产品:定制:ASIC;定制代工服务;定制ULP存储器;定制CMOS图像传感器;集成无源器件分立:双极晶体管;二极管和整流器;IGBT和FET;晶闸管;可调谐组件电源管理:AC-DC控制器和稳压器;DC-DC控制器、转换器和稳压器;热管理;驱动器;电压和电流管理逻辑:时钟产生;时钟及数据分配;存储器;微控制器;标准逻辑信号管理:放大器和比较器;模拟开关;音频/视频的ASSP;数字电位计;EMI/RFI滤波器;接口;光电、图像及触摸传感器产品部安森美半导体的各个产品部门:模拟方案部(ASG) - Bob Klosterboer(高腾博),执行副总裁兼总经理图像传感器部(ISG) – Taner Ozcelik,高级副总裁兼总经理电源方案部(PSG) – Bill Hall(贺彦彬),执行副总裁兼总经理解决方案工程中心日本:大阪; 东京中国:上海德国:慕尼黑中国台湾:台北美国:加州圣荷西; 俄勒冈州波特兰; 底特律韩国:首尔设计中心美国:亚利桑那州凤凰城(Phoenix)、亚利桑那州钱德勒(Chandler)、得州奥斯汀(Austin)、得州普莱诺(Plano)、罗德岛州东格林尼治(East Greenwich)、科罗拉多州Longmont、加州圣克拉拉(Santa Clara)、爱达荷州波卡特洛(Pocatello)、宾夕法尼亚州Lower Gwynedd、犹他州林顿(Lindon)、爱达荷州楠帕(Nampa)加拿大:伯灵顿(Burlington), 滑铁卢(Waterloo)比利时:梅赫伦(Mechelen),奥德纳尔德(Oudenaarde),菲尔福尔德(Vilvoorde)法国:图卢兹(Toulouse)德国:慕尼黑罗马尼亚:布加勒斯特(Bucharest)斯洛伐克:布拉迪斯拉发(Bratislava)爱尔兰:利默里克(Limerick)瑞士:Marin捷克:Roznov,布尔诺(Brno)韩国:首尔中国台湾:台北印度:班加罗尔(Bangalore),诺伊达(Noida)日本:岐阜市,群马菲律宾:德拉克市(Tarlac City)制造工厂美国:亚利桑那州凤凰城、亚利桑那州钱德勒、俄勒冈州Gresham、爱达荷州波卡特洛、爱达荷州楠帕、缅因州南波特兰加拿大:伯灵顿 (安大略省)比利时:奥德纳尔德捷克:Roznov中国:乐山、深圳、苏州日本:群马县、埼玉县羽生市、新潟县新潟市韩国:富川菲律宾:Carmona, Cavite、Tarlac City、宿雾市马来西亚:森美兰州芙蓉市越南:边和市、顺安市社

历史安森美半导体前身是摩托罗拉集团的半导体元件部门,于1999年独立上市,继续生产摩托罗拉的分立晶体管,标准模拟和标准逻辑等器件。并购纪录2000年四月,完成收购Cherry Semiconductor。2006年,完成收购位于美国俄勒冈州Gresham的LSI Logic设计和制造设施。2008年一月,以184M美元完成收购美国模拟器件公司的稳压及热管理(Voltage Regulation and Thermal Management)部门。2008年三月,以915M美元完成收购AMI Semiconductor。2008年十月,以115M美元完成收购Catalyst Semiconductor。2009年十一月,以17M美元完成收购PulseCore Semiconductor。2010年一月,以115M美元完成收购California Micro Devices。2010年六月,完成收购Sound Design Technologies, Ltd。2011年一月,完成收购日本三洋电机的子公司三洋半导体(SANYO Semiconductor)。2011年二月,以$31.4M美元完成收购赛普拉斯半导体(Cypress Semiconductor)的CMOS图像传感器业务部门。2014年五月,完成收购Truesense Imaging, Inc。2014年七月,安森美半导体和富士通半导体宣布战略合作(包括晶圆代工服务协议,及日本会津若松市富士通的8吋晶圆厂的10%权益。)2014年八月,以4亿美元完成收购总部位于加州的Aptina Imaging Corp。2015年七月,安森美半导体完成收购Axsem AG。2015年11月18日,以每股20美元,斥资24亿美元现金收购飞兆半导体公司。2016年八月,安森美半导体宣布已就出售点火IGBT业务给 Littelfuse 达成协议,出售其瞬态电压抑制二极管和开关型晶闸管产品线,售价共1.04亿美元现金。2016年九月,安森美半导体完成收购飞兆半导体公司。产品安森美半导体制造以下的各种产品:定制:ASIC;定制代工服务;定制ULP存储器;定制CMOS图像传感器;集成无源器件分立:双极晶体管;二极管和整流器;IGBT和FET;晶闸管;可调谐组件电源管理:AC-DC控制器和稳压器;DC-DC控制器、转换器和稳压器;热管理;驱动器;电压和电流管理逻辑:时钟产生;时钟及数据分配;存储器;微控制器;标准逻辑信号管理:放大器和比较器;模拟开关;音频/视频的ASSP;数字电位计;EMI/RFI滤波器;接口;光电、图像及触摸传感器产品部安森美半导体的各个产品部门:模拟方案部(ASG) - Bob Klosterboer(高腾博),执行副总裁兼总经理图像传感器部(ISG) – Taner Ozcelik,高级副总裁兼总经理电源方案部(PSG) – Bill Hall(贺彦彬),执行副总裁兼总经理解决方案工程中心日本:大阪; 东京中国:上海德国:慕尼黑中国台湾:台北美国:加州圣荷西; 俄勒冈州波特兰; 底特律韩国:首尔设计中心美国:亚利桑那州凤凰城(Phoenix)、亚利桑那州钱德勒(Chandler)、得州奥斯汀(Austin)、得州普莱诺(Plano)、罗德岛州东格林尼治(East Greenwich)、科罗拉多州Longmont、加州圣克拉拉(Santa Clara)、爱达荷州波卡特洛(Pocatello)、宾夕法尼亚州Lower Gwynedd、犹他州林顿(Lindon)、爱达荷州楠帕(Nampa)加拿大:伯灵顿(Burlington), 滑铁卢(Waterloo)比利时:梅赫伦(Mechelen),奥德纳尔德(Oudenaarde),菲尔福尔德(Vilvoorde)法国:图卢兹(Toulouse)德国:慕尼黑罗马尼亚:布加勒斯特(Bucharest)斯洛伐克:布拉迪斯拉发(Bratislava)爱尔兰:利默里克(Limerick)瑞士:Marin捷克:Roznov,布尔诺(Brno)韩国:首尔中国台湾:台北印度:班加罗尔(Bangalore),诺伊达(Noida)日本:岐阜市,群马菲律宾:德拉克市(Tarlac City)制造工厂美国:亚利桑那州凤凰城、亚利桑那州钱德勒、俄勒冈州Gresham、爱达荷州波卡特洛、爱达荷州楠帕、缅因州南波特兰加拿大:伯灵顿 (安大略省)比利时:奥德纳尔德捷克:Roznov中国:乐山、深圳、苏州日本:群马县、埼玉县羽生市、新潟县新潟市韩国:富川菲律宾:Carmona, Cavite、Tarlac City、宿雾市马来西亚:森美兰州芙蓉市越南:边和市、顺安市社收起

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