小功率LED恒流源驱动方案

小功率LED恒流源驱动方案介绍华润华晶微电子有限公司主要内容方案优缺点方案原理介绍方案中各器件的介绍

优点1、电流负温度特性，对LED起到保护作用。优点2、核心器件可靠性强，ESD>8KV，开关实验>4万次。优点3、不另加保护线路时有500V的抗浪涌电压能力。优点4、所用元器件少，无需电感变压器，体积小。缺点1、高效率和高功率因素无法兼顾。缺点2、器件发热量大，相比常规的电源，散热成本要增加。缺点3、设计应用有局限，灵活性小。

方案优缺点

方案一原理图方案原理介绍【方案一】

220V交流输入，桥堆整流，经过恒流二极管（CRD）输出稳定的直流电流，驱动80~88颗3.3V的LED或者5颗50V的高压LED灯珠，负载回路的电流为CRD的输出电流。线路发光效率近90%，无需变压器，所用电子元器件极少，可大大降低成本、缩短生产流程。输入电压范围：180~260V。电源部分（A）主要器件为1只整流桥，1只4.7uF/400V的电解电容，1只17~19mA的恒流二极管。光源部分（B）主要器件为5只高压LED（VF为45~56V）。方案原理介绍【方案一】方案原理介绍【方案一】光源板，五颗高压LED串联

电源板17~19mA的恒流二极管

方案原理介绍【方案一】工作波形

工作波形说明：CH1为恒流二极管之前的电压波形，有△V=30V的纹波。CH2为恒流二极管之后的电压波形，当△V=30V的纹波经过恒流二极管后，输出成了稳定的直流电压驱动LED，LED即处在非常稳定的直流电压下工作。CH3为负载回路的电流波形，电流非常稳定，是很纯净的直流电流，LED在恒流环境下工作。CH1推荐值（典型值20mA回路的应用）方案原理介绍【方案一】该方案电压浪涌能力测试220V输入加70V浪涌电压，相位90度220V输入加110V浪涌电压，相位90度注：CH1为恒流二极管之前的电压波形浪涌电压脉宽16msCH2为恒流二极管之后的电压波形浪涌电压脉宽16ms方案原理介绍【方案一】该方案电压浪涌能力测试220V输入加150V浪涌电压，相位90度220V输入加300V浪涌电压，相位90度注：CH1为恒流二极管之前的电压波形浪涌电压脉宽16msCH2为恒流二极管之后的电压波形浪涌电压脉宽16ms方案原理介绍【方案一】该方案电压浪涌能力测试

结论：该方案有一定的抗浪涌能力，当电网电压波动时，高出的电压被恒流二极管吸收，转化成热量，从而保护了回路当中的LED发光二极管。从该试验当中可以看出，CRD耐压越高，抗浪涌能力则越强。华晶该套工艺制造出来的高耐压的CRD给这套方案的可靠性上给予了强有力的支持。方案原理介绍【方案一】方案原理介绍【方案一】工作电压瞬态电流稳定电流功率功率因素CRD温度电容温度LED温度灯壳温度180V14mA17mA3.6W0.4664.9℃61.2℃70.1℃47.9℃190V18mA18mA4.7W0.5077.1℃69.1℃73.8℃49.1℃200V18mA18mA5.1W0.4686.4℃74.3℃74.7℃49.8℃210V18mA18mA5.4W0.4894.8℃78.7℃75.7℃51.4℃220V18mA18mA5.6W0.46103.1℃83.4℃76.4℃51.6℃230V18mA18mA5.9W0.45111.3℃88.0℃77.4℃53.0℃240V18mA17mA6.1W0.45119.5℃92.8℃78.8℃54.1℃250V18mA17mA6.5W0.45126.8℃96.6℃79.5℃54.2℃260V18mA18mA6.7W0.45136.6℃102.8℃81.7℃54.9℃测试数据

该方案的拓展应用电路应用灵活，可以对应用线路进行拓展，满足不同的功率要求，多颗恒流二极管并联可以实现I=I1+I2+I3。方案原理介绍【方案一】该方案的拓展应用1.2米T8日光灯，采用3并85串，20uF/400V电容方案原理介绍【方案一】

方案二原理图方案原理介绍【方案二】

220V交流输入，经过整流后为100Hz的交流电压，然后通过CRD，驱动4颗高压的LED或62~68颗3.3V的LED灯珠。负载回路的电流约为CRD输出电流值的一半。该方案功率因素0.9以上，无需变压器，所用电子元器件极少，成本低廉。输入电压范围：180~250V。电源部分（A）主要器件为1只整流桥，1只40~43mA的恒流二极管。光源部分（B）主要器件为4只高压LED（VF为45~56V）。方案原理介绍【方案一】方案原理介绍【方案二】光源板，四颗高压LED串联

电源板40~43mA的恒流二极管

方案原理介绍【方案二】工作波形

工作波形说明：CH1为恒流二极管之前的电压波形，有△V=320V，f=100HZ的正弦波。CH2为恒流二极管之后的电压波形，有一个削顶的正弦波。CH3为负载回路的电流波形，该方案LED不是恒亮的，LED即处在“开-关-开-关”的状态，但电流有效值是一个恒定的值。CH1推荐值（典型值20mA回路的应用）方案原理介绍【方案二】方案原理介绍【方案二】测试数据

工作电压瞬态电流稳定电流功率功率因素CRD温度桥温度LED温度灯壳温度180V18mA18mA4.2W0.9077.9℃72.1℃70.2℃51.7℃190V19mA19mA4.7W0.9286.5℃78.8℃73.1℃53.9℃200V20mA19mA5.1W0.9394.7℃85.1℃75.1℃55.6℃210V21mA20mA5.5W0.95102.3℃91.1℃77.2℃57.3℃220V22mA20mA6.0W0.96109.7℃96.9℃79.1℃59.1℃230V22mA20mA6.2W0.96116.6℃102.4℃80.9℃61.0℃240V22mA21mA6.7W0.96126.1℃110.5℃84.0℃63.6℃250V25mA23mA8.0W0.97133.8℃117.2℃88.3℃67.0℃该方案的拓展应用电路方案原理介绍【方案二】一、产品特点恒流二极管CRD(CurrentRegulatorDiodes)是一种能为LED或其他器件在电源电压变化时提供稳定电流的器件，它相当于一个恒流源或最大峰值电流的限制电路，即使出现电源电压供电不稳定或是负载电阻变化很大的情况，都能确保供电电流稳定。该器件具有外围电路非常简单，使用极其方便等特点，尤其适用于LED照明。华晶恒流二极管采用TO-252封装，产品符合RoHS要求。直流等效阻抗低工作电压4.5V~130V交流等效阻抗高负温度系数ESD(HBM模式)>8KV方案中各器件的介绍【恒流二极管】二、产品参数（Ta=25℃除非另有规定）：符号参数最小值典型值最大值单位VB击穿电压100130VPD耗散功率1.2WTJ结温-55150℃Tstg存储温度-55150℃RθJC热阻80℃/W方案中各器件的介绍【恒流二极管】三、产品规格（Ta=25℃除非另有规定）：产品名称恒定电流(IP)（mA）开启电压(VK)（V）最小典型最大最大典型2H1002A42H1002A23171984.5192184.5212384.5272984.5293184.5313384.5374084.5404384.5方案中各器件的介绍【恒流二极管】四、特性图典型V-I特性图

典型温度特性图mAmAVV方案中各器件的介绍【恒流二极管】方案中各器件的介绍【恒流二极管】五、外形图(TO-252封装2H1002A4)一、R6S05产品特点超低反向漏电电流IR＜2μA封装厚度薄（1.2mm）ESD击穿电压高（＞12KV，HBMMODEL）无铅封装耐焊接温度高：260℃/10s（回流焊）

350℃/3s（手工焊）方案中各器件的介绍【整流桥R6S05】二、R6S05电参数参数名称符号额定值单位重复峰值反向电压VRRM600V直流阻断电压VDC600V平均正向整流电流IF(AV)0.5A持续正向整流峰值电流Imax2A峰值正向浪涌电流IFSM10A结到管壳的热阻最大值RӨJA200℃/W贮存温度Tstg-55～150℃方案中各器件的介绍【整流桥R6S05】参数名称符号测试条件规范值单位最小典型最大反向电压VRIR=1mA600V反向电流IRVR=600V,Ta=25℃0.5µAVR=600V,Ta=125℃2µA正向压降VF

IF=0.25A1.0Va:脉冲测试tp≤300μs,δ≤2%方案中各器件的介绍【整流桥R6S05】三、R6S05电特性曲线（1）、IR-VR关系曲线（TC=25℃）

在常温下，R6S05的反向漏电比TB1001小10nA

方案中各器件的介绍【整流桥R6S05】（2）、IR-VR关系曲线（TC=125℃）

在125℃，R6S05反向漏电在100nA左右，比普通台面工艺低一个数量级

方案中各器件的介绍【整流桥R6S05】（3）、IR-VR关系曲线（TC=175℃）

在175℃，R6S05反向漏电明显比普通台面工艺小方案中各器件的介绍【整流桥R6S05】（4）、VF-IF关系曲线方案中各器件的介绍【整流桥R6S05】四、R6S05封装外形方案中各器件的介绍【整流桥R6S05】三、2GF4545方案中各器件的介绍【LED发光二极管】产品特点：高光效抗静电能力强100%测试和分选应用范围：背光源手机应用消费电子通用照明芯片规格：1、物理尺寸：芯片尺寸:45mil×45mil(1145±20um×1145±20um)芯片厚度:6mil(150±10um)P电极焊盘尺寸:4mil(100±5um)N电极焊盘尺寸:4mil(100±5um)2、金属特性：P电极:金N电极:金三、2GF4545方案中各器件的介绍【LED发光二极管】25℃时的光电特性：参数符号条件最小值典型值最大值单位正向电压Vf1If=10μA32VVf2If=20mA455256V反向电流I