大功率升压型LED恒流驱动芯片常规系统应用简介

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大功率升压型LED恒流驱动芯片常规系统应用简介

序言

在当今全球能源紧缺的环境下，节约能源已成为大势所趋。同时，国家也大力倡导节能减排，已结束的2008年北京奥运会和即将到来的2010年上海世博会都不约而同地以绿色节能为主题，这就给中国LED照明产业的发展带来了巨大的历史机遇。大功率LED具有光效高、低功耗、寿命长、稳定性强、光色纯、安全性好、可控性佳等优点，正逐步取代以往的光源，开始广泛运用于全彩显示屏、交通信号灯、汽车车灯、背景光源、景观照明、特种工作照明等，成为照明领域的新一代绿色光源。据国内有关机构预测，在奥运、世博的强力带动下，中国LED照明市场规模将从2007年的48.5亿元快速增长至2010年的98.1亿元。有关专家分析认为，中国LED照明产业将在2010年前后迎来新的发展高峰。

问题的提出

一般来说，大功率LED的功率在1W以上，目前比较常见的有1W、3W、5W、8W和10W。其被称为“绿色光源”，正朝着大电流（300mA～1.4A）、高效率（60～120lm/W）、亮度可调的方向发展。然而，大功率LED的发光强度是由流过LED的电流决定的，电流过强会引起LED的衰减，电流过弱会影响LED的发光强度，因此LED驱动需要提供恒流电源，以保证大功率LED使用的安全性，还需要满足预期的亮度要求，并保证各个LED亮度、色度的一致性。所以，传统上用于驱动灯泡(钨丝)、日光灯、节能灯、钠灯等光源的电源并不适合直接驱动大功率LED。用市电驱动大功率LED也需要解决降压、隔离、PFC（功率因素校正）和恒流问题，还需有较高的转换效率。

芯龙（上海芯龙半导体有限公司）提供专为LED Lighting优化的恒流驱动单片升压变换器，即XL6003、XL6004、XL6005，最大开关电流可高达5A。内置过压、欠压、开路短路和温度保护电路等。

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XL6003/6004/6005基本信息

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型号 XL6003 XL6004 XL6005

1.2 XL6003 6004 6005元器件参数

输入电容 35V/100uF50V/100uF35V/470uF

输出电容 50V/100uF50V/100uF50V/220uF

电感 56uH /2A56uH /3A150uH/3A

1.3应用简要说明

该电路应用简单，外部元器件比较少。鉴于LED领域的系统需求，内部除了常规的限流电路，过温度保护，开路保护外，还内置了专用LED的CC。

CC(恒流)是通过电阻RCS测量LED电流并实现电流模式控制，在正常工作情况，LED电流由0.22V的PWM控制器内部参考电压除以RCS电阻值所决定。即I=0.22V/RCS，因为RCS两端的电压降在正常工作条件下将一直保持在0.22V，

OVP（过压保护）是芯片内置开路保护，保护电压52V左右，芯片外部通过电阻R1和D2测量输出电压并实现电压模式控制，实现二次开路保护，一般OVP设置为比正常输出电压高20%。在芯片正常工作的时候，CC起作用；当CC这一路出现问题，OVP钳位输出电压，使LED不会承受较大功率而烧毁！

PWM调光这一块也可以调节1脚EN来实现，EN的逻辑关系是一旦这一点电位高于1.4V，芯片输出正常！低于0.8V芯片不工作！由于芯片本身的频率只有300K，内置软启动电路，所以在一定占空比的条件下，PWM调光的速率不应该太快，建议在100KHZ-300KHZ；也可以通过FB来实现对芯片的PWM调光控制，高电平高于1V，芯片关断，低于0.3V，芯片开启。

其他几款同类型芯片如下：XL6004，XL6005 优点：

（1）用于LED全集成方案，系统成本低，可靠性高； （2）系统结构简单，设计方便灵活，可以达到很高的效率

（3）由于大功率开关管内置，功率管的电压，电流，温度都受控；同时，芯片内置软启动电路、环路频率补偿电容、内部固定频率、全内置过压保护、过流保护、过热保护等电路，芯片的可靠性，安全性大大提高。

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1.4具体测试数据

1.4.1 XL6003测试数据见下图表

① 在输入电压12V，输出从4颗灯到12颗1W LED灯，单路输出电流在350mA时，室温19℃，测试整个系统的效率；

②在输入电压24V，输出从8颗灯到12颗1W LED灯，单路输出电流在350mA时，室温19℃，测试整个系统的效率。

温度测试点在芯片表面，整个系统最高可以做到9串2并，18颗1W LED。介于产品散热问题，一般建议使用在10W以内

1.4.2 XL6004测试数据见下图表

① 在输入电压12V，输出从4颗灯到12颗1W LED灯，单路输出电流在350mA时，室温19℃，测试整个系统的效率；

② 在输入电压24V，输出从8颗灯到12颗1W LED灯，单路输出电流在350mA时，室温19℃，测试整个系统的效率。

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使用在15W以内。

温度测试点在芯片表面，整个系统最高可以做到10串2并，20颗1W LED。一般建议

1.4.3 XL6005测试数据见下图表

在输入电压12V，输出从4颗灯到12颗1W LED灯，单路输出电流在350mA时，室温19℃，测试整个系统的效率；

在输入电压24V，输出从8颗灯到12颗1W LED灯，单路输出电流在350mA时，室温19℃，测试整个系统的效率。

温度测试点在芯片表面，整个系统最高可以做到10串3并，30颗1W LED。一般建议使用在20W以内。

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型号 XL6003 XL6004 XL6005

2.2 XL6003 6004 6005元器件参数

CIN 50V/100uF 50V/100uF 50V/100uF

COUT 50V/100uF 50V/100uF 50V/100uF

C3 50V/100uF 50V/100uF 50V/100uF

工字型电感 47uH/1A 47uH/2A 47uH/2A

2.3应用简要说明

XL6003 6004 6005为芯龙自主设计的升压型芯片，但改变其拓扑结构就可以实现升降压应用。该电路应用简单，外部元器件比较少。鉴于LED 领域的系统需求，内部除了常规的限流电路，过温度保护，开路保护外，还内置了专用LED 的CC。

CC 是通过电阻RCS 测量LED 电流并实现电流模式控制，在正常工作情况，LED 电流由0.22V 的PWM 控制器内部参考电压除以RCS 电阻值所决定。即I=0.22V/RCS，因为RCS 两端的电压降在正常工作条件下将一直保持在0.22V。

OVP 是芯片内部有开路保护，保护电压52V 左右，芯片外部通过电阻R1 和D2 测量输出电压并实现电压模式控制，实现二次开路保护，一般OVP 设置为比正常输出电压高20%。在芯片正常工作的时候，CC 起作用；当CC 这一路出现问题，OVP 钳位输出电压，使LED 不会承受较大功率而烧毁！

PWM 调光这一块也可以调节1 脚EN 来实现，EN 的逻辑关系是一旦这一点电位高于1.4V，芯片输出正常！低于0.8V，芯片不工作！由于芯片本身的频率只有300K，内置软启动电路电路，所以在一定占空比的条件下，PWM 调光的速率不应该太快，建议在100KHZ-300KHZ；也可以通过FB 来实现对芯片的PWM 调光控制，高电平高于1V，芯片关断，低于0.3V，芯片开启！

其他几款同类型芯片如下：XL6004，XL6005 技术特点

（1）用于LED 全集成方案，系统成本低，可靠性高； （2）系统结构简单，设计方便灵活，可以达到很高的效率

（3）由于大功率开关管内置，功率管的电压，电流，温度都受控；同时，芯片内置软启动电路、环路频率补偿电容、内部固定频率、全内置过压保护、过流保护、过热保护等电路，芯片的可靠性，安全性大大提高。

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2.4具体测试数据

2.4.1 XL6003LED驱动电源升降压测试数据图表

测试数据见下图表，在输入电压8V-28V，输出4颗1W LED灯，单路输出电流在350MA时，室温17℃，测试整个系统的效率！温度测试点在芯片表面。

2.4.2 XL6004 LED驱动电源升降压测试数据图表

测试数据见下图表，在输入电压8V-28V，输出4颗1W LED灯（350mA）和输出3颗3W LED灯（700mA），室温17℃，测试整个系统的效率。温度测试点在芯片表面。

2.4.3 XL6005LED驱动电源升降压测试数据图表

测试数据见下图表，在输入电压8V-28V，输出4颗1W LED灯（350mA）和输出3颗3W LED灯（700mA），室温17℃，测试整个系统的效率。温度测试点在芯片表面。

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三 常遇问题和注意事项

1.XL6003/6004/6005恒流精度在以内，对精度要求高可以选择芯龙的其他产品：降压的有XL4003/4005/4012+LM358，升压的有XL6009/6010/6011+LM358这几款芯片的恒流精度在+5%以内。

2.当温度高过一定值后，输出电流会随着温度的升高而降低，使用者要搞好散热措施。 3.电感的选择：电感量要足够，材质要好，电感的线经要根据输入输出电流来定。 4.调光问题：如果选用EN脚调光，调光频率不要超过500Hz；如果选用FB脚调光，调光频率建议在5KHz以内。