可調白光 LED 驅動器

關於本文件

本應用說明為LED驅動器設計工程師與現場應用工程師提供全面指引，說明如何運用Infineon的BCR601與BCR602線性恆流穩壓器，實現具成本效益且高效率的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，同時不犧牲效率。此方法透過極具成本效益的解決方案實現最高光源品質，特別適用於可調白光與多通道驅動器應用。

LED驅動器中的線性恆流穩壓器

隨著光源品質要求提升，能在輸出端提供近乎完美直流電流的LED驅動器拓撲日益受到青睞。配備主動餘裕控制的BCR601和BCR602線性穩壓器，可在提供卓越光源品質的同時，達到與降壓轉換級相當的效率水準。

AHC系統包含兩個調節迴路：

• 第一個迴路將LED電流穩定在由檢測電阻與內部參考電壓決定的數值
• 第二個反饋迴路透過控制第一級的輸出電壓，將開銷電壓降至接近最低可能值

此方法的關鍵優勢包括：

• 純直流LED電流可消除閃爍與頻閃效應
• 所有操作條件下均符合IEEE 1789-2015建議規範
• 類比調光最低可達3%且無類PWM調製
• 透過適當設計可實現超過95%的效率

LED電流設定與調光

該穩壓器具有400mV的未調光典型參考電壓。可透過調光引腳（MFIO）施加直流電壓或使用可變電阻來降低額定LED電流。

效率優化

採用AHC技術的LED電流穩壓器總功率損耗包含檢測電阻與MOSFET的損耗。可透過以下方式優化效率：

• 在給定輸出功率下使用最高可能的LED電壓
• 降低第一級輸出電壓漣波
• 輸出電容的適當選擇
• 頭部電壓的最佳設定

保護功能

BCR601/602 包含完整保護功能：

• 過電壓保護： 內建可配置閾值的 OVP 級
• 過溫保護： 內部感測器在接面溫度達140°C時降低LED電流
• 熱插拔保護： 限制將LED串連接至帶電驅動器時的電流突波
• 短路保護： 用於輸出短路保護的選配外部電路

採用BCR601加BCR602的多通道LED驅動器

透過添加BCR602級數，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，採用更小的SOT-23-6封裝，非常適合用於擴充通道。

在多通道系統中，最佳策略是始終使用餘裕電壓最低的通道進行調節。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V_HR 每通道由一個電阻器和一個小訊號二極體組成。這種方法確保在可調白光應用中，能於不同的LED電流下正常運作。

多通道設計的關鍵考量：

• 所有通道的調光行為一致
• 整個應用的OVP由BCR601處理
• 短路保護需注意齊納二極體的功率損耗
• 在多通道應用中不支援LED的熱插拔

可調白光參考設計

此參考設計展示使用BCR601和BCR602實現完整的可調白光LED驅動器。該電路板可與Infineon的模組化電路板概念（REF-XDPL8219-U40W）或任何SSR PFC返馳式初級級組合使用。

電路板規格

Circuit Description

參考設計原理圖包含：

• 各通道電流設定電阻
• 輸出短路保護電路
• 餘裕電壓設定網路
• 用於降噪的去耦電容器
• OVP分壓器
• 光耦合器電路的穩定電源供應
• 控制器電源用3.3V穩壓器

電氣性能

基於BCR601的穩壓器展現出卓越的性能特性：

LED 電流穩定性

參考設計能在連接不同數量的LED時維持穩定的LED電流，與目標電流的偏差極小。

穩壓器效率

效率量測顯示，透過適當設計可實現超過94%的效能表現，在提供卓越光品質的同時，能與開關穩壓器解決方案有效競爭

光品質分析

線性穩壓器方法可提供卓越的光品質，幾乎無調變：

• 在最大LED電流下調變指數小於0.1%
• 交流電含量隨光輸出變化保持恆定
• 在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

使用光譜光度計量測顯示出卓越性能：

系統效能

當與 REF-XDPL8219-U40W 初級側結合使用時，完整系統展現出：

• 在全部輸入線電壓範圍內，滿載系統效率高於 87%
• Excellent power factor (>0.99) over wide dimming range
• Low input current THD (<10%)
• 滿載條件下穩定的熱性能表現

對於採用線性次級級架構的高功率返馳式轉換器而言，這些成果令人印象深刻，能有效與更複雜的拓撲結構競爭。

Bill of Materials

參考設計包含完整的物料清單，所有元件均來自信譽卓著的製造商：