文件概覽
"採用 BCR601 同 BCR602 嘅可調白光 LED 驅動器" 係英飛凌科技於 2021 年 1 月 29 日發佈嘅應用說明。該文件提供完整指引，教點樣利用英飛凌 BCR601 同 BCR602 線性恆流穩壓器，設計出兼具成本效益、高效率同極佳光質嘅 LED 驅動器。
關鍵洞察： LED照明已發展成為一項成熟技術，對光品質有嚴格要求。雖然採用高功率因數反馳式轉換器作為第一級、降壓轉換器作為第二級的雙級拓撲結構具有靈活性與高效能，但本應用指南證明，次級的降壓轉換器可替換為具主動餘裕控制（AHC）的線性穩壓器，且不會犧牲效率。
關鍵規格
關鍵技術要點
Linear Regulators with Active Headroom Control
BCR601同BCR602採用具備AHC功能嘅線性穩壓器，實現可媲美開關穩壓器嘅效率，同時提供完美直流電流，達至無閃爍或頻閃效應嘅最佳光源品質。
頂級光源品質
線性穩壓器方案提供純直流LED電流，消除閃爍同頻閃效應，同時喺所有操作條件下符合IEEE 1789-2015標準建議。
高成本效益多通道設計
同降壓轉換器拓撲相比，線性穩壓器拓撲喺可調白光同多通道驅動器應用中具有顯著成本優勢。
全面保護功能
BCR601/602 配備過壓保護、過熱保護、熱插拔保護及可選短路保護功能，確保LED驅動器設計穩健可靠。
效率優化
適當選擇輸出電容與餘裕電壓設定，可在維持卓越照明品質的同時實現95%以上的效率
靈活調光控制
模擬調光低至3%而無需PWM調製，可透過直流電壓或可變電阻控制，實現無交流成分的平滑調光
內容概覽
關於本文件
本應用說明為LED驅動器設計工程師及現場應用工程師提供全面指引，介紹如何採用Infineon BCR601及BCR602線性恆流穩壓器，實現高成本效益且高效的LED驅動器設計。
本文件展示如何以具備主動餘裕控制（AHC）功能的線性穩壓器取代傳統降壓轉換器第二級，同時無需犧牲效率。此方案能以極具成本效益的解決方案實現最佳光品質，尤其適用於可調白光及多通道驅動器應用。
LED驅動器中的線性恆流穩壓器
隨著光品質要求日益提升，能提供近乎完美直流輸出電流的LED驅動器拓撲結構越見普及。配備主動餘裕控制的BCR601及BCR602線性穩壓器，不僅可實現與降壓轉換級相當的效率，更能提供更卓越的光品質。
AHC系統包含兩個調節迴路：
- 首個迴路會將LED電流穩定在由檢測電阻與內部參考源決定的數值
- 第二個反饋迴路透過控制第一級嘅輸出電壓，將開銷電壓降低至接近最低可能值
呢個方案嘅主要優勢包括：
- 純直流LED電流可消除閃爍同頻閃效應
- 所有操作條件下均符合IEEE 1789-2015建議標準
- 模擬調光低至3%而無需類PWM調制
- 透過適當設計，效率可超過95%
LED電流設定與調光
該穩壓器在非調光狀態下的典型參考電壓為400mV。可透過調光引腳（MFIO）施加直流電壓或使用可變電阻器來降低額定LED電流。
效率優化
採用AHC技術嘅LED電流穩壓器總功耗包括檢測電阻同MOSFET嘅損耗。可透過以下方式優化效率：
- 喺特定輸出功率下採用最高可行嘅LED電壓
- 降低第一級輸出電壓紋波
- 輸出電容值的適當選擇
- 預留電壓的最佳設定
保護功能
BCR601/602 包含全面保護功能：
- 過電壓保護： 內置可配置閾值嘅 OVP 線路
- 過熱保護： 內部感應器在晶片溫度達140°C時降低LED電流
- 熱插拔保護： 連接LED燈串至通電驅動器時抑制電流尖峰
- 短路保護： 用於輸出短路保護的可選外部電路
採用BCR601加BCR602的多通道LED驅動器
透過添加 BCR602 級，可輕鬆將線性穩壓器方案擴展至多輸出通道。BCR602 與 BCR601 相似但不具備 AHC 功能，使其成為採用更細小 SOT-23-6 封裝的附加通道的理想選擇。
在多通道系統中，最佳策略是始終選用壓差電壓最低的通道進行穩壓。這能確保所有通道在維持效率的同時獲得充足電壓。
用於調節最低VHR 每條通道由一個電阻器及一個細訊號二極管組成。此設計能確保可調白光應用在不同LED電流下均正常運作。
多通道設計嘅關鍵考量：
- 各通道嘅調光表現完全一致
- 整個應用嘅OVP由BCR601負責處理
- 短路保護需注意Zener二極管嘅功率損耗
- 多通道應用中不支援LED熱插拔
可調白光參考設計
此參考設計展示採用BCR601同BCR602實現完整可調白光LED驅動方案。該電路板可與Infineon模組化電路板概念（REF-XDPL8219-U40W）或任何SSR PFC反馳式初級級組合使用。
電路板規格
| 參數 | 符號 | 最小 | 典型 | 最大值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|
| 輸入電壓範圍 | VDD | 33 | 60 | V | |
| Targeted LED voltage | VLED | 33 | 53 | V | |
| 過電壓保護 | VOVP | 54 | 57.9 | V | |
| 受規管淨空 | VHR | 1.8 | V | ||
| 每通道LED電流 | ILED | 15 | 470 | mA | |
| 效率 | η | 94.5 | % |
Circuit Description
參考設計原理圖包括：
- 每通道電流設定電阻
- 輸出短路保護電路
- 淨空電壓設定網絡
- 降噪去耦電容器
- OVP電壓分壓器
- 光耦合器電路嘅穩定供電
- 控制器供電嘅3.3V穩壓器
電氣性能
基於BCR601嘅穩壓器展現出卓越嘅性能特點：
LED電流穩定性
參考設計能夠喺連接不同數量LED時維持穩定電流，與目標電流偏差極細。
調節器效率
效率量測顯示，透過適當設計可實現超過94%的效能表現，既能與開關調節器方案有效競爭，同時提供更卓越的照明品質。
光品質分析
線性穩壓器方案提供卓越嘅光品質，幾乎冇調制：
- 最大LED電流下調制指數低於0.1%
- 交流電含量隨光輸出變化而保持恆定
- 在整個調光範圍內實現最小化閃爍與頻閃效應
- 符合嚴格的光品質標準
使用光譜光度計測量顯示出卓越性能：
| 參數 | 689 mA | 515 mA | 320 mA | 130 mA | 56 mA | 23 mA |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Pst LM | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.042 | 0.066 | 0.122 |
| SVM | 0.042 | 0.042 | 0.042 | 0.042 | 0.042 | 0.042 |
系統效能
當配合REF-XDPL8219-U40W初級側使用時，完整系統表現出：
- 在整個輸入線路電壓範圍內，滿載系統效率高於87%
- Excellent power factor (>0.99) over wide dimming range
- Low input current THD (<10%)
- 全負載條件下穩定的熱性能
對於採用線性次級階段的高功率反激式轉換器而言，這些結果令人印象深刻，並能有效與更複雜的拓撲結構競爭。
Bill of Materials
參考設計包含完整物料清單，所有元件均選自信譽良好嘅製造商：
| 數量 | Designator | Description | 製造商 | Part Number |
|---|---|---|---|---|
| 1 | C1 | 470 µF/63 V/20% | Panasonic | EEU-FC1J471 |
| 1 | U1 | BCR601 | Infineon Technologies | BCR601 |
| 1 | U21 | BCR602 | Infineon Technologies | BCR602 |
| 2 | Q2, Q22 | BSP716N | Infineon Technologies | BSP716N H6327 |
| 1 | G41 | FX1117ME V33/PG-SOT-223 | Infineon Technologies | IFX1117ME V33 |
註： 以上僅為應用說明內容摘要。完整文件包含詳盡技術細節、電路圖、性能曲線及設計計算，建議下載完整PDF文件以獲取深入技術實現方案。