LED照明正往可調光方向發(fā)展，但真正做好一款設計并不容易。這其中牽涉到調光器兼容性、變壓器兼容性、可調光范圍以及成本等諸多的問(wèn)題。Dialog公司日前發(fā)布了兩款可調光固態(tài)LED照明驅動(dòng)器產(chǎn)品iW3662和iW3688，分別針對的是MR16 LED燈泡和TRIAC調光應用。那么這兩款產(chǎn)品相對市場(chǎng)是已有的解決方案到底具有哪些優(yōu)勢，對LED市場(chǎng)發(fā)展又會(huì )起到哪些促進(jìn)作用呢？

 

在了解這兩款產(chǎn)品之前，我們先來(lái)簡(jiǎn)單看一下Dialog的業(yè)務(wù)背景，以為下文做鋪墊。

 

 

熟悉Dialog的朋友都知道，該公司2013年借助對iWatt公司的收購，將業(yè)務(wù)拓展到四個(gè)方向：1.移動(dòng)系統，其中包括智能手機、平板電腦以及超級本；2.連接、汽車(chē)與業(yè)務(wù)；3.電源轉換；4.新型業(yè)務(wù)，包括可穿戴設備。

 

Dialog專(zhuān)注于節能技術(shù)，主要包括電源管理、超低功耗音頻技術(shù)、短距離無(wú)線(xiàn)技術(shù)（包括藍牙）以及AC/DC電源轉換四個(gè)方面。“我們現在在藍牙半導體方面處在比較領(lǐng)先的地位。這項技術(shù)主要的業(yè)務(wù)對象有可穿戴設備，包括傳感器，以及信標等設備。這一產(chǎn)品是現在市場(chǎng)上同類(lèi)產(chǎn)品中尺寸最小的，也是最節能的。”Dialog公司企業(yè)發(fā)展與策略資深副總裁Mark Tyndall對其藍牙技術(shù)著(zhù)重介紹道（圖1、圖2）。此外，Mark還分享了幾個(gè)Dialog公司最新的成功案例，事實(shí)勝于雄辯。

圖1：低功耗和小尺寸藍牙芯片是瞄準物聯(lián)網(wǎng)應用的有力利器。

圖2：Dialog公司解決方案成功進(jìn)入多款品牌產(chǎn)品中。

 

低壓MR16燈泡是Dialog進(jìn)入可調光LED照明的最后一個(gè)領(lǐng)域。為什么呢？“因為在MR16這方面有很多的挑戰，特別是有關(guān)變壓器，因為我們做這個(gè)產(chǎn)品的時(shí)候需要跟各種各樣的變壓器處理好適配、兼容的問(wèn)題。”Dialog公司電源轉換事業(yè)群高級營(yíng)銷(xiāo)總監Scott Brown解釋說(shuō)。

 

MR16 LED燈泡面臨的最大挑戰是變壓器。大多數MR16燈泡使用交流降壓變壓器。為了驅動(dòng)燈泡，需將交流線(xiàn)路電壓降至12VAC；通常采用電子變壓器為電阻負載供電，并需要典型最小20W的負載來(lái)維持正常工作。“這些變壓器主要是針對鹵素燈所設計的，大多數的最小的功率是20瓦，低于20瓦就沒(méi)法運行。”Scott表示（圖3）。

圖3：MR16 LED燈泡面臨的最大挑戰是變壓器。

 

iW3662 LED驅動(dòng)器采用專(zhuān)利的具備高級數字分析功能的控制技術(shù)解決了這個(gè)問(wèn)題。它通過(guò)檢測所安裝的變壓器，動(dòng)態(tài)增加峰值負載，以配合變壓器工作，尤其是在深度調光范圍期間。iW3662能夠兼容電子變壓器和磁性變壓器，同時(shí)解決電磁問(wèn)題。

 

在LED照明設計中，成本非常重要。iW3662相比競爭對手方案，所需元器件數量大幅降低（圖4）。

圖4：iW3662與競爭對手方案相比，所需外部元器件的數量大幅降低。

此外，熱管理非常重要。溫度每升高10℃，電容壽命將減少15%。并且溫度太高產(chǎn)品也存在安全風(fēng)險。“LED燈泡有一個(gè)預先確定的外形，高功率密度意味著(zhù)高溫挑戰。有些燈泡是用在開(kāi)放式燈具中，有空氣流動(dòng)存在；還有一些是在封閉式當中。很多設計者不知道燈泡溫度有多高，使用壽命會(huì )受到什么影響。此外，熱管理不善會(huì )大幅縮短SSL燈泡的使用壽命，甚至引發(fā)火災。”Scott指出，“我們的做法很簡(jiǎn)單，就是讓用戶(hù)可以設定一個(gè)最高值。如果超過(guò)這個(gè)值的話(huà)，LED的使用電流就會(huì )被降低。電流降低了，消耗的功率就會(huì )降低，相應的溫度也會(huì )降低。”

圖5：iW3662 LED驅動(dòng)器性能一覽。

圖6：競爭對手MR16驅動(dòng)產(chǎn)品與變壓器適配不好，導致不亮且閃爍嚴重（左）。同時(shí)打開(kāi)Dialog和競爭對手方案，可以看到Dialog產(chǎn)品無(wú)閃爍，而競爭對手產(chǎn)品雖然變亮了（Dialog產(chǎn)品幫它負載了一些變壓器定額），但閃爍依然嚴重（右）。

 

在TRIAC調光器中，固態(tài)LED器件為了保持正向導通，需要一個(gè)最小的負載電流。如果負載電流低于閾值，TRIAC將在交流電半周期的其余時(shí)間內關(guān)斷。這對于白熾燈不是問(wèn)題，因為白熾燈是電阻性負載，而對于LED驅動(dòng)電路卻是一個(gè)很大的挑戰。

 

“TRIAC調光器給LED燈泡帶來(lái)的問(wèn)題是，它有時(shí)不能提供維持晶閘管導通所需的足夠電流。這將導致TRIAC調光器提前終止導通周期，并切斷AC電源，從而造成可調光LED燈泡出現閃爍和微閃。”Scott談道，“很多低功耗燈泡設計使用一個(gè)泄放電路讓TRIAC獲得額外的電流。無(wú)源泄放電路多加一個(gè)電阻，這樣就會(huì )消耗更多的電流，但同時(shí)也會(huì )增加功耗，降低效率。有源泄放電流可以增加一些效率，但是缺點(diǎn)是要增加元器件，需要更高的成本（圖10）。此外還有發(fā)熱問(wèn)題，發(fā)熱不僅僅會(huì )降低設備使用壽命，并且也會(huì )增加灌膠成本。”

圖7：很多低功耗燈泡設計采用泄放電路讓TRIAC獲得額外電流。兩種泄放電路要么效率低，要么不經(jīng)濟。

 

相比于前代產(chǎn)品iW3609，全新的iW3688中采用的Dialog專(zhuān)利數字算法完全消除了外部泄放電路、外部VCC電路和啟動(dòng)電路。該專(zhuān)利數字算法通過(guò)調制MOSFET主開(kāi)關(guān)，以便在調光期間獲得額外的電流；確保輸入電流在正向導通期間總是大于TRIAC的維持電流閾值；同時(shí)無(wú)需額外的元件（圖11）。

圖8：相比前代產(chǎn)品iW3609（左），iW3688（右）采用專(zhuān)利數字算法，完全消除了外部泄放電路、外部VCC電路和啟動(dòng)電路。

同時(shí)，iW3688消除了20多個(gè)外部元器件，降低了BOM成本（20%~25% costdown）（圖12）。其出眾的調光性能實(shí)現了無(wú)閃爍和無(wú)微閃，能夠兼容和配合最具挑戰性的TRIAC調光器。iW3688同樣采用了高級熱管理解決方案。當溫度升高時(shí)，iW3688通過(guò)熱閉環(huán)控制降低電流以維持目標溫度，而在極端情況下則會(huì )關(guān)閉LED。此外，它具有很好的調光兼容性，調光范圍可以做到1%（很多廠(chǎng)商只能做到10%）。
 

圖9：iW3688消除了20 多個(gè)外部元器件，降低BOM成本達20%~25%（左右分別為方案對比，上下為PCB正反面）。

圖10：iW3688 LED驅動(dòng)器性能一覽。

 

相信這兩款產(chǎn)品的推出能夠滿(mǎn)足LED市場(chǎng)對成本的嚴苛要求，同時(shí)也能使LED調光設計的性能更佳！