LED照明已經(jīng)在整個(gè)照明應(yīng)用中得到普及，伴隨著智慧城市,，智能路燈的發(fā)展,，LED驅(qū)動(dòng)電源也朝著智能化，數(shù)字化方向發(fā)展,。英飛凌作為引領(lǐng)智能LED照明的領(lǐng)先供應(yīng)商,，從系統(tǒng)級(jí)角度看待問題，為客戶提供卓越的數(shù)字產(chǎn)品和解決方案,，在提供高性能表現(xiàn)的產(chǎn)品和系統(tǒng)解決方案的同時(shí),，極大的減輕了客戶庫存的壓力和新產(chǎn)品推出的周期，擴(kuò)展了研發(fā)設(shè)計(jì)的靈活性,。英飛凌照明驅(qū)動(dòng)ＩＣ以其豐富的產(chǎn)品類型,，廣泛的拓?fù)浣M合，搭配業(yè)界領(lǐng)先功率晶體管CoolMOS技術(shù),，充分滿足了LED驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)的半導(dǎo)體器件選型需求,。

　　　　英飛凌的數(shù)字控制方案基于自有的數(shù)字核CPU，結(jié)合強(qiáng)大的功率半導(dǎo)體制造技術(shù),，將兩者有機(jī)的集成在一起,，創(chuàng)新了業(yè)界領(lǐng)先的數(shù)字LED驅(qū)動(dòng)IC技術(shù)，此前已經(jīng)量產(chǎn)3款產(chǎn)品,， XDPL8105,， XDPL8220,， ILD2111。XDPL8221 是英飛凌系列數(shù)字智能LED驅(qū)動(dòng)IC中新成員,，集成PFC和反激控制器于一體，SO16窄體封裝,，具有恒流,，恒壓，限功率三種輸出工作狀態(tài),，獨(dú)立的調(diào)光接口和通訊接口,，極低的THD和待機(jī)功耗，使其具有強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力,。

　　1．英飛凌數(shù)字控制器概述

　　英飛凌數(shù)字控制器概念如圖1示,， 內(nèi)核嵌入式CPU是英飛凌自有數(shù)字核，功率變換控制減輕了CPU的負(fù)載,，提高了系統(tǒng)效率,。外圍集成ADC轉(zhuǎn)換器和功率高壓?jiǎn)?dòng)單元及驅(qū)動(dòng)。完善的保護(hù)功能也一并集成在內(nèi),。

　　圖1      英飛凌數(shù)字控制器

　　2．XDPL8221 系統(tǒng)概述

　　典型的XDPL8221系統(tǒng)原理如圖2所示,，XDPL8221高度集成臨界模式PFC和原邊控制準(zhǔn)諧振反激控制器，大大減少了系統(tǒng)元器件數(shù)量,。兩級(jí)方案減小了輸出紋波,，降低了單獨(dú)一級(jí)對(duì)設(shè)計(jì)余量的要求，進(jìn)一步降低了成本,。

　　XDPL8221集成THD優(yōu)化算法,，使得系統(tǒng)具有很高的PF值和很低的THD值。獨(dú)特的恒壓,，恒流,，限功率控制模式自由切換，提供了極高的帶載靈活性,，系統(tǒng)設(shè)計(jì)研發(fā)者可以最大限度的利用系統(tǒng)硬件能力,。

　　芯片內(nèi)的OTP單元存儲(chǔ)系統(tǒng)的參數(shù)，例如輸出電流,，輸出電壓,，最大輸出功率，保護(hù)模式等等,。參數(shù)可以在研發(fā)階段或者量產(chǎn)產(chǎn)線上進(jìn)行重新配置,，這使得用戶在不更改硬件參數(shù)的情況下，生成不同的機(jī)種,，達(dá)到真正的一個(gè)平臺(tái)多機(jī)種的目的,。

　　低待機(jī)功耗的需求在照明應(yīng)用中越來越多,，待機(jī)要求越來越低，XDPL8221低至100mW的待機(jī)功耗樹立了行業(yè)的新標(biāo)桿,。

　　此外,，內(nèi)部和外部的自適應(yīng)過溫度保護(hù)功能以及其他的保護(hù)功能一起守護(hù)著系統(tǒng)的安全可靠。

　　圖2 XDPL8221典型系統(tǒng)

　　下面的章節(jié)將主要介紹XDPL8221精準(zhǔn)原邊控制的原理,，PF/THD優(yōu)化的算法,，調(diào)光性能，保護(hù)功能,，以及獨(dú)特的實(shí)時(shí)通訊功能,。

　　2．1 XDPL8221原邊控制原理及精度

　　XDPL8221原邊控制的典型波形圖如圖3，系統(tǒng)通過檢測(cè)反激變壓器原邊峰值電流來計(jì)算次級(jí)電流及過流保護(hù),。通過檢測(cè)輔助繞組的反射電壓來計(jì)算次級(jí)電壓,，在退磁時(shí)間結(jié)束時(shí)，通過偵測(cè)ZCD腳位的電壓值即可算出此時(shí)輸出電壓值,。在已知輸出電壓和電流的基礎(chǔ)上,，通過軟件的算法實(shí)現(xiàn)限功率控制。

　　圖3 XDPL8221 原邊控制原理

　　如圖4所示為XDPL8221輸出特性曲線,， 在恒壓段,，此時(shí)電源工作在恒壓區(qū)，輸出電流根據(jù)負(fù)載狀態(tài)需低于一定值,。在恒流段,，此時(shí)電源工作在恒流點(diǎn)上，輸出電壓需低于一定值,，用來保證整個(gè)系統(tǒng)的輸出功率在控制范圍內(nèi),。 在限功率段，電壓和電流之乘積需小于或等于設(shè)定的最大輸出功率,。在限功率模式下,，其限功率的精度在2%以內(nèi)。限功率模式應(yīng)用比較適合驅(qū)動(dòng)COB燈珠,。

　　圖4 XDPL8221 輸出特性曲線

　　2．2 XDPL8221 系統(tǒng)輸入PF值和THD 值

　　XDPL8221內(nèi)部集成了THD優(yōu)化功能,，使得THD在整個(gè)輸入電壓范圍內(nèi)和很寬的輸出功率情況下都保持優(yōu)秀的THD性能。

　　圖5 THD優(yōu)化算法及50W demoboard THD 測(cè)試結(jié)果

　　圖5右所示為實(shí)測(cè)的THD曲線,。從曲線可以看出,，全電壓輸入狀態(tài)下，在30%負(fù)載到100%負(fù)載范圍內(nèi),，THD都能夠做到低于12%,，同時(shí)也能夠滿足EN61000-3-2標(biāo)準(zhǔn)要求。

　　2.3．XDPL8221 調(diào)光性能

　　XDPL8221 內(nèi)部集成了四種調(diào)光曲線,，分別如圖6示,，主要分為線性調(diào)光和曲線調(diào)光模式,，每種模式還可支持正向調(diào)光或者反向調(diào)光。最小調(diào)光電流對(duì)應(yīng)的最小PWM DUTY可以在軟件界面里設(shè)置,，同時(shí)最大調(diào)光電流對(duì)應(yīng)最大的PWM DUTY同樣可以在軟件里設(shè)置,。XDPL8221支持調(diào)光深度小于1%，支持調(diào)滅功能,，調(diào)滅設(shè)置的遲滯是可以在軟件里設(shè)置的,。

　　圖6 XDPL8221 調(diào)光曲線

　　圖7為實(shí)測(cè)的調(diào)光曲線，調(diào)光深度<1%,。而且?guī)Р煌?fù)載時(shí)，其調(diào)光曲線趨于一致,。

　　圖7 XDPL8221 調(diào)光曲線測(cè)試

　　2.4 保護(hù)功能

　　XDPL8221具備完善的保護(hù)功能,，能夠?qū)崿F(xiàn)AC輸入電壓過壓欠壓保護(hù)，輸出電壓過欠壓保護(hù),，輸出電流的平均電流及峰值電流的過流保護(hù),；且具備外部溫度保護(hù)的專用腳位，用來做系統(tǒng)性的過溫保護(hù),。并且IC本體內(nèi)部也有過溫保護(hù)機(jī)制,，用來保護(hù)IC本身。

　　圖8 自適應(yīng)溫度保護(hù)

　　圖8所示為XDPL8221智能溫度保護(hù)曲線,，在過溫保護(hù)時(shí),，會(huì)逐漸降低系統(tǒng)輸出電流直到設(shè)定的最小電流，此時(shí)若溫度保護(hù)解除,，輸出電流會(huì)逐漸上升至最大工作電流,；若此時(shí)溫度保護(hù)一直存在但是又不超過最大過溫點(diǎn)，系統(tǒng)會(huì)一直工作在最小輸出電流狀態(tài),。這種模式的過溫保護(hù),，極大的保證了燈的點(diǎn)亮?xí)r間。

　　2.5 實(shí)時(shí)通訊功能

　　XDPL8221具備實(shí)時(shí)通訊功能,，通過IC的UART腳位,，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制輸出電流或者調(diào)光的亮度及整燈的開關(guān)控制，并且也可實(shí)時(shí)讀取系統(tǒng)的工作狀態(tài),，輸出狀態(tài)以及異常保護(hù)狀態(tài),。該通訊是采用半雙工的UART協(xié)議，用8個(gè)比特的數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)通訊功能,。這種實(shí)時(shí)通訊功能,，可用于智能路燈或者智能室內(nèi)外照明應(yīng)用，方便集中控制,，智能匯報(bào)每盞燈的工作狀態(tài)或者曾經(jīng)出現(xiàn)的異常保護(hù),，方便后期的維護(hù),。

　　圖9 實(shí)時(shí)通訊軟件界面

　　從圖9的實(shí)時(shí)通訊軟件可以看出，可實(shí)時(shí)了解IC的工作狀態(tài),，輸入電壓,，輸出電壓電流以及調(diào)光狀態(tài)，并且也可通過軟件來實(shí)施開關(guān)機(jī)動(dòng)作或者設(shè)置調(diào)光水平,。

　　3． 通訊及參數(shù)配置工具

　　英飛凌數(shù)字控制IC具有通訊接口,，可以使用提供的接口板(interface board)將目標(biāo)板和PC連接起來，用戶可以根據(jù)實(shí)際需要隨時(shí)自行修改參數(shù),，大大提高了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性,縮短了系統(tǒng)開發(fā)時(shí)間,。

　　典型參數(shù)配置系統(tǒng)及界面如圖10示。

　　圖10 參數(shù)配置系統(tǒng)典型設(shè)置及配置界面

　　在參數(shù)配置的軟件里,，無需客戶研發(fā)工程師懂得軟件編程,，只需要懂得硬件設(shè)計(jì)就可以很好的使用這個(gè)配置軟件。在配置軟件里,，需要工程師輸入IC周邊硬件參數(shù)信息以及系統(tǒng)輸入輸出規(guī)格參數(shù),，然后把配置好的參數(shù)寫入IC，就可以開機(jī)測(cè)試,。

　　4 結(jié)論

　　本文描述了英飛凌數(shù)字控制IC的概況,，及其針對(duì)照明應(yīng)用要求開發(fā)的驅(qū)動(dòng)芯片XDPL8221的大概情況。目前來說,，XDPL8221能夠滿足絕大多數(shù)智能照明對(duì)控制芯片的要求,。