设计范例报告 标题 使用LinkSwitchTM-PL LNK460KG设计的10 W 带功率因数校正的、可控硅调光的非隔离降压式 A19 LED替换灯驱动器 规格 90 VAC – 132 VAC输入； 30 V – 36 V，280 mA输出 应用 A19替换灯LED驱动器 作者 应用工程部 文档编号 DER-328 日期 2012年11月7日 修订版本 1.0 特色概述 • • • • • • • • 单级功率因数校正(PFC)及精确恒流(CC)输出 元件数量少、印刷电路板(PCB)占用面积小的低成本解决方案 极高能效，在120 VAC输入下效率>85% 快速启动时间(<150 ms) – 无可见延迟 集成的保护及可靠性能 • 空载保护/硬短路保护 • 更大迟滞的自动恢复热关断可同时保护元件和印刷电路板 • 在输入电压跌落或缓升期间不会造成损坏 在120 VAC下，PF > 0.95 在120 VAC下，%ATHD < 20% 满足IEC 2.5 kV振铃波、500 V差模输入浪涌和EN55015传导EMI要求 专利信息 此处介绍的产品和应用（包括产品之外的变压器结构和电路）可能包含一项或多项美国及国外专利，或正在申请的美国或国外专利。有关Power Integrations 专利的完整列表，请参见www.powerint.com。Power Integrations按照在<http://www.powerint.com/ip.htm>中所述规定，向客户授予特定专利权利的许可。 Power Integrations 5245 Hellyer Avenue, San Jose, CA 95138 USA. 电话：+1 408 414 9200 传真： +1 408 414 9201 www.powerint.com DER-328：使用LNK460KG设计的10 W A19可调光降压式LED驱动器 2012年11月7日 目录 1 2 简介 ............................................................................................................................ 4 电源规格 ..................................................................................................................... 5 2.1 电路原理图 .......................................................................................................... 6 3 电路描述 ..................................................................................................................... 7 3.1 输入级.................................................................................................................. 7 3.2 使用LinkSwitch-PL器件的降压拓扑结构 .............................................................. 7 3.3 输出电流反馈 ....................................................................................................... 7 3.4 负载断开保护 ....................................................................................................... 7 3.5 过载和短路保护 ................................................................................................... 7 3.6 无源RRCD泄放电路和衰减电路........................................................................... 8 3.7 输入浪涌保护 ....................................................................................................... 8 4 PCB布局和轮廓 .......................................................................................................... 9 5 装配后的PCB板 ........................................................................................................ 10 6 物料清单(BOM)......................................................................................................... 11 7 电感规格 ................................................................................................................... 12 7.1 电气原理图 ........................................................................................................ 12 7.2 电气规格 ............................................................................................................ 12 7.3 材料 ................................................................................................................... 12 7.4 电感结构图 ........................................................................................................ 12 7.5 电感构造 ............................................................................................................ 12 8 电感设计表格 ............................................................................................................ 13 9 性能数据 ................................................................................................................... 15 9.1 带载模式效率 ..................................................................................................... 15 9.2 线电压调整 ........................................................................................................ 16 9.3 功率因数 ............................................................................................................ 17 9.4 %THD ................................................................................................................ 18 9.5 谐波含量 ............................................................................................................ 19 9.6 调光特性 ............................................................................................................ 20 9.7 参考设计与调光器的兼容性 ............................................................................... 22 10 热性能 ................................................................................................................... 24 10.1 热扫描 ............................................................................................................ 24 11 波形 ....................................................................................................................... 25 11.1 漏极电压和电流，正常工作 ............................................................................ 25 11.2 漏极电压和电流启动特征 ............................................................................... 25 11.3 输出电压启动特征 .......................................................................................... 26 11.4 输入与输出电压和电流的波形 ........................................................................ 26 11.5 漏极电压和电流波形：正常工作到输出短路 ................................................... 27 11.6 漏极电压和电流波形：输出短路时启动 .......................................................... 27 11.7 负载断开后的工作情况 ................................................................................... 28 Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 第2页（共33页） 2012年11月7日 DER-328：使用LNK460KG设计的10 W A19可调光降压式LED驱动器 11.8 调光示例波形..................................................................................................28 11.9 输入浪涌波形..................................................................................................29 11.9.1 振铃浪涌 .....................................................................................................29 12 传导EMI.................................................................................................................30 12.1 设备 ................................................................................................................30 12.2 EMI测试设置 ......................................................................................................30 12.3 EMI测试结果 ......................................................................................................31 13 版本历史 ................................................................................................................32 重要说明： 虽然本电路板的设计满足非隔离LED驱动器安全要求，但工程原型尚未获得机构认证。 因此，必须使用隔离变压器向原型板提供AC输入，以执行所有测试。 第3页（共33页） Power Integrations 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com DER-328：使用LNK460KG设计的10 W A19可调光降压式LED驱动器 2012年11月7日 1 简介 本文档是一份工程报告，介绍使用LinkSwitch-PL系列器件LNK460KG设计的非隔离式LED 驱动器（电源）。 DER-328提供单个10 W可调光恒流输出。 主要设计目标是实现高效率并减小尺寸。这样可使驱动器装入A19灯并尽可能接近生产 设计。 图1 – PCB装配(54.5 mm x 16 mm) 电路板经过优化，可与美国领先的可控硅调光器配合使用，在90 VAC至132 VAC（频率 60 Hz）的AC输入电压范围内进行工作。基于LinkSwitch-PL IC的设计可提供高功率因数 (>0.95)。 该电路板所选用的外形可满足标准A19 LED替换灯的要求。输出采用非隔离式，要求外壳 的机械设计能够将电源输出和LED负载与用户隔离。 本文档包括电源规格、电路图、物料清单、变压器规格文件、印刷电路板布局、设计表格 及性能数据。 Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 第4页（共33页） 2012年11月7日 DER-328：使用LNK460KG设计的10 W A19可调光降压式LED驱动器 2 电源规格 下表所列为设计的最低可接受性能。实际性能可参考测量结果部分。 说明 输入 电压 频率 输出 输出电压 输出电流 总输出功率 连续输出功率 效率 额定 符号 最小值 典型值 最大值 单位 备注 双导线 – 无P.E. VIN fLINE 90 57 120 60 132 63 VAC Hz VOUT IOUT 30 33 280 36 V mA 10 POUT η 85 115 VAC +7% / -5% W % 在POUT、25oC、 115 VAC条件下测得 环境 传导EMI 满足CISPR22B/EN55015要求 振铃波(100 kHz)（7次雷击） 差模(L1-L2) 功率因数 ATHD 谐波电流 第5页（共33页） 2.5 kV 0.95 2 Ω 短路 串联电阻 在115 VAC下 15 EN 61000-3-2 Class D % 在115 VAC下 Class D限值 （对于PIN < 25 W限值） Power Integrations 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com DER-328：使用LNK460KG设计的10 W A19可调光降压式LED驱动器 2.1 2012年11月7日 电路原理图 图2 – 36 V/280 mA替换灯电路原理图 Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 第6页（共33页） 2012年11月7日 DER-328：使用LNK460KG设计的10 W A19可调光降压式LED驱动器 3 电路描述 LinkSwitch-PL (U1)系列器件是适用于LED驱动器应用的高集成度功率IC。LinkSwitch-PL 能够在组合单级中提供高功率因数，同时对输出电流进行调节。所有提供这些功能的控制 电路以及高压功率MOSFET都集成在该IC中。 3.1 输入级 保险丝FR1提供元件故障保护。在差模浪涌期间，RV1对最大输入电压进行箝位。 BR1对AC输入进行全波整流，C6通过U1对开关电流去耦。 电容C4、C11以及差模扼流圈L1和L3形成EMI滤波器。滤波电容受到限制，可维持较高的 功率因数。该输入多L滤波器网络与LinkSwitch-PL的频率调制特性相结合，可使设计满足 Class B干扰限值。电阻R4和R9可在必要时衰减EMI滤波器的谐振，从而防止当在系统 （驱动器加外壳）中测量时EMI频谱中出现峰值。 3.2 使用LinkSwitch-PL器件的降压拓扑结构 降压功率转换电路由U1（功率开关 + 控制）、D3（续流二极管）、C5和C9（输出电容） 以及T1（电感）构成。当U1上的电压在开关关断期间发生振铃低于接地电压时，二极管D2 阻止潜在的电流出现回流。旁路电容C1为U1提供供电，它会在启动时通过IC的内部供电进 行初始充电。C1对于提高效率和深度调光操作必不可少。它通过整流管D1、D5和平滑电 容C10保持充电。二极管D4用于防止C10在启动时形成负载，R1用于限定流入旁路(BP)引 脚的电流。 3.3 输出电流反馈 输出电流通过电阻R6/R7间接检测，出现在检测电阻上的信号实际上是开关关断时的电感 电流，该电流由低通滤波器（R3和C2）进行滤波，以便在稳态工作时获得290 mV的平均 反馈(FB)引脚电压。旁路电容C3用于降低R6/R7的功率耗散，从而提高效率。 3.4 负载断开保护 驱动器在空载工作期间通过VR1受到保护。一旦输出电压超过VR1的雪崩阈值，齐纳二极 管VR1将发生短路。这种情况将使U1进入自动重启动模式，防止从输入端产生过大的功 耗。这样可以在负载断开时为电路提供保护。 3.5 过载和短路保护 LinkSwitch-PL U1通过其集成的流限保护来提供过载及短路保护。在短路时，初级电流开 始增大，直到达到限流点，此时将强制IC进入自动重启动模式。 第7页（共33页） Power Integrations 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com DER-328：使用LNK460KG设计的10 W A19可调光降压式LED驱动器 3.6 2012年11月7日 无源RRCD泄放电路和衰减电路 电阻R10、R11和C11形成泄放电路，确保初始输入电流量足以满足可控硅的锁存和维持电 流要求，特别是在深度调光（可控硅导通角较小）的情况下。FR1和FR2的总网络电阻提 供泄放动作，可防止输入电流在可控硅每次导通时发生负振铃。 3.7 输入浪涌保护 MOV RV1可以在浪涌情况下将输入电压箝位在IC功率MOSFET漏极最大额定值之下。 Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 第8页（共33页） 2012年11月7日 DER-328：使用LNK460KG设计的10 W A19可调光降压式LED驱动器 4 PCB布局和轮廓 图3 – 印刷电路板布局顶视图及底视图 第9页（共33页） Power Integrations 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com DER-328：使用LNK460KG设计的10 W A19可调光降压式LED驱动器 2012年11月7日 5 装配后的PCB板 图4 – 装配后的电路板（顶视图） 图5 – 装配后的电路板（底视图） Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 第10页（共33页） 2012年11月7日 DER-328：使用LNK460KG设计的10 W A19可调光降压式LED驱动器 6 物料清单(BOM) 项 数量 参考序号 1 1 BR1 说明 生产商型号 生产商 MB6S-TP Micro Commercial 2 1 C1 3 1 C2 10 μF，16 V，陶瓷，X5R，0805 GRM21BR61C106KE15L Murata 1 μF，25 V，陶瓷，X5R，0805 C2012X5R1E105K 4 1 C3 4.7 μF，10 V，陶瓷，X7R，0805 TDK C0805C475K8PACTU Kemet 5 1 C4 100 nF，400 V，薄膜 6 1 C5 220 μF，50 V，电解，极低ESR，42 mΩ，(10 x 16) 7 1 C6 68 nF，400 V，薄膜 8 1 C9 100 μF，50 V，电解，通用，(8 x 11.5) 600 V，0.5 A，桥式整流管，SMD，MBS-1，4-SOIC ECQ-E4104KF Panasonic EKZE500ELL221MJ16S Nippon Chemi-Con ECQ-E4683KF Panasonic KME50VB101M6X11LL Nippon Chemi-Con 9 1 C10 2.2 μF，50 V，陶瓷，Y5V，1206 GRM31MF51H225ZA01L Murata 10 1 C11 220 nF，250 V，薄膜 ECQ-E2224KF Panasonic 11 1 D1 250 V，0.2 A，快速开关，50 ns，SOD-323 BAV21WS-7-F Diodes, Inc. 12 1 D2 60 V，1 A，肖特基二极管，PWRDI 123 DFLS160-7 Diodes, Inc. 13 1 D3 600 V，3 A，SMC，DO-214AB STTH3R06S ST Micro 14 1 D4 250 V，0.2 A，快速开关，50 ns，SOD-323 BAV21WS-7-F Diodes, Inc. 15 1 D5 250 V，0.2 A，快速开关，50 ns，SOD-323 BAV21WS-7-F Diodes, Inc. 16 1 FR1 10 Ω，5%，1 W，金属膜，可熔 NFR0100001009JR500 Vishay 17 1 FR2 30 Ω，5%，1 W，金属氧化物 18 1 L2 19 1 20 1 21 1 22 1 23 RSF100JB-30R Yageo 1 mH，0.23 A，铁氧体磁芯 CTSCH875DF-102K CT Parts L3 1 mH，0.23 A，铁氧体磁芯 CTSCH875DF-102K CT Parts R1 6.2 kΩ，5%，1/8 W，厚膜，0805 ERJ-6GEYJ622V Panasonic R3 3.3 kΩ，5%，1/10 W，厚膜，0603 ERJ-3GEYJ332V Panasonic R4 100 kΩ，5%，1/8 W，厚膜，0805 ERJ-6GEYJ104V Panasonic 1 R6 1.6 Ω，1%，1/4 W，厚膜，1206 RC1206FR-071R6L Yago 24 1 R7 15 Ω，1%，1/4 W，厚膜，1206 ERJ-8ENF15R0V Panasonic 25 1 R8 470 kΩ，5%，1/8 W，厚膜，0805 ERJ-6GEYJ474V Panasonic 26 1 R9 47 kΩ，5%，1/8 W，厚膜，0805 ERJ-6GEYJ473V Panasonic 27 1 R10 1 kΩ，5%，1/4 W，厚膜，1206 ERJ-8GEYJ102V Panasonic 28 1 R11 1 kΩ，5%，1/4 W，厚膜，1206 ERJ-8GEYJ102V Panasonic 29 1 R12 10 R，5%，1/8 W，厚膜，0805 ERJ-6GEYJ100V Panasonic 30 1 RV1 275 V，23 J，7 mm，径向 V275LA4P Littlefuse 31 1 T1 骨架，RM6，垂直，6引脚 B65808-N1006-D1 Epcos 32 1 TP1 测试点，黑色，微型直插式安装 5001 Keystone 33 1 TP2 测试点，黑色，微型直插式安装 5001 Keystone 34 1 TP3 测试点，黑色，微型直插式安装 5001 Keystone 35 1 TP4 测试点，黑色，微型直插式安装 5001 Keystone 36 1 U1 LinkSwitch-PL，eSOP-12B LNK460KG Power Integrations 37 1 VR1 ZMM5259B-7 Diodes, Inc. 39 V，5%，500 mW，DO-213AA (MELF) 总电气元件数：33个元件 第11页（共33页） Power Integrations 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com DER-328：使用LNK460KG设计的10 W A19可调光降压式LED驱动器 2012年11月7日 7 电感规格 7.1 电气原理图 图6 – 变压器电气原理图 7.2 电气规格 引脚6-7，所有其他绕组开路，在100 kHz、0.4 VRMS条件下测得 初级电感量 7.3 材料 项 [1] [2] [3] [4] [5] 7.4 150 μH ±5% 说明 磁芯：RM-6；TDK-PC95或同等材料 骨架：RM-6；3/3引脚，水平。 漆包线：#25 AWG 胶带，聚酯薄膜，3M 1350F-1或同等材料，9 mm宽 乐泰Super Glue Control胶 电感结构图 图7 – 变压器结构图 7.5 电感构造 骨架准备 WDG 1 绝缘层 总装 为了便于说明，骨架在卷绕器上的方向均为引脚1侧位于左侧。绕组方向（顺时针） 从引脚2开始，缠绕27圈材料项[3]，并在引脚1终止。 添加1层胶带项[4]。 打磨磁芯，以达到规定的漏感量。用胶带固定两个磁芯。截断引脚3、4和5。用胶粘剂 [5]将磁芯和骨架粘在一起，防止磁芯移动。 Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 第12页（共33页） 2012年11月7日 DER-328：使用LNK460KG设计的10 W A19可调光降压式LED驱动器 8 电感设计表格 ACDC_LinkSwitch-PLBuck_121611；修订版 1.0；版权所有Power Integrations 2011 输入应用变量 输入 信息 输出 单位 V V V Hz VACMIN VACTYP VACMAX FL VOMIN VO VOMAX IO PO 90 115 132 60 30.00 33.00 36.00 0.27 90.00 115.00 132.00 60.00 30.00 33.00 36.00 0.27 8.91 n 0.87 0.87 调光应用 输入LinkSwitch-PL变量 所选器件 ILIMITMIN ILIMITTYP ILIMITMAX TON FSW 占空比 IRMS IPK V A W 是 LNK460 KDP LNK460 1.64 1.86 2.08 2.15 122.81 26.44 0.26 1.68 告警 A A A us kHz % A A 0.99 ACDC_LinkSwitch-PL降压式设计表格 最小AC输入电压 典型AC输入电压 最大AC输入电压 AC电网频率 LED灯串最小输出电压 LED灯串输出电压 LED灯串最大输出电压 驱动LED灯串的输出电流 连续输出功率 输出端的估计效率。如果没有合适的 数值，取值0.7以下 如果设计使用可控硅调光，输入“是”， 否则选择“否” 所选LinkSwitch-II器件 最小电流限制 典型电流限制 最大电流限制 MOSFET在低压及PO下的预期导通时间 低压及PO下的预期开关频率 低压及PO下的预期工作占空比 最差情况下在VO时的初级RMS电流 最差情况下在VO时的峰值初级电流 LinkSwitch-PL必须在非连续导通模式 (KP > 1)下工作才能取得良好的功率 因数。请考虑降低初级电感、更改圈 数或增加器件尺寸 输入电感磁芯/结构变量 磁芯类型 磁芯类型 RM6S/I RM6S/I 磁芯元件编号 CSV-RM6S-4P-G 37.00 29.20 2150.00 6.30 mm^2 mm^2 nH/匝^2 mm 142.50 uH 150.00 150.00 uH 5.00 27 5.00 27.00 205.76 % 匝数 nH/匝^2 BM 2647.04 高斯 BP 3284.01 高斯 骨架型号 AE LE AL BW 电感设计参数 LPMIN LPTYP LP_TOLERANCE TURNS_TOTAL ALG 第13页（共33页） 输入变压器磁芯 如果使用自定义磁芯，则在此输入零件编 号 骨架元件编号（如有） 磁芯等效截面积 磁芯等效路径长度 无气隙磁芯等效电感量 骨架绕线宽度 最小电感量（包括输入和输出绕组的 电感量） 典型电感量（包括输入和输出绕组的 电感量） 电感量容差 总圈数（包括输入和输出绕组的圈数） 带气隙磁芯等效电感量 计算出的最差情况下的最大磁通密度(BM < 3000 G) 计算出的最差情况下的峰值磁通密度(BP Power Integrations 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com DER-328：使用LNK460KG设计的10 W A19可调光降压式LED驱动器 2012年11月7日 < 3400 G) BAC 1323.52 高斯 ur LG 135.02 0.20 mm 磁芯损耗曲线中的AC磁通密度 （0.5 X 峰值-峰值） 无气隙磁芯的相对磁导率 气隙长度(Lg > 0.1 mm) AWG 32.00 L CMA 偏置部分 使用偏置？ TURNS_BIAS VBIAS PIVBS 电流波形参数 1.03 244.25 Cmil 主绕组的导线规格（如果计算出的线径 在两种标准线径之间，则使用较小线规 的导线） 主绕组部分的层数 电流密度容量(200 < CMA < 500) 是 4.00 12.00 27.66 匝数 V V DMAX IAVG IP ID_PK ISW_RMS ID_RMS 26.44 0.10 1.68 0.00 0.26 0.58 % A A A A A IL_RMS 0.26 A IL_TAP_RMS 0.63 A RFEEDBACK 1.67 ohm CBP 电压应力参数 10.00 uF VDRAIN 222.68 V PIVS 222.68 V 自动 是否使用偏置绕组？ 最小输入电压下测得的占空比 最小输入电压下测得的平均输入电流 最大输入电压下的峰值初级电流 最大输入电压下的峰值输出绕组电流 最小输入电压下测得的开关RMS电流 续流二极管在最大输入电压下的RMS电流 在最小输入电压下测得的电感初级绕组部 分的RMS电流 在最大输入电压下测得的电感输出绕组部 分的RMS电流 反馈和旁路引脚参数 这是检测电阻的第一个近似值，可能需要 在实际操作中进行微调。使用典型电感量 和最小输入电压计算出的值。 要求的最小旁路引脚电容 在最大输入电压和输出电压下的最差情况 估计漏极电压 输出整流管最大反向峰值电压 注：KDP 接近1可实现最佳效率。系统在连续导通模式下工作时不会发生器件故障，器件故障只会在低于 工作输入电压时才会发生。在工作输入电压范围内将符合THD和功率因数要求。 Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 第14页（共33页） 2012年11月7日 DER-328：使用LNK460KG设计的10 W A19可调光降压式LED驱动器 9 性能数据 除非另有说明，所有测量均在25 ºC室温、60 Hz输入频率下进行。 9.1 带载模式效率 87 86 Efficiency (%) 85 84 83 82 81 36 VDC Output 33 VDC Output 80 30 VDC Output 79 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 AC Input Voltage (VRMS / 60 Hz) 图8 – 不同AC输入电压（280 mA电流）下的效率 第15页（共33页） Power Integrations 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 140 DER-328：使用LNK460KG设计的10 W A19可调光降压式LED驱动器 9.2 2012年11月7日 线电压调整 LinkSwitch-PL器件调整输出的方式是，控制功率MOSFET导通时间和开关频率，使反馈引 脚平均电压维持在其0.29 V阈值。当输入或输出条件发生变化时或在因器件选择了不同的 工作状态（选择不同的导通和频率）而出现AC周期变化之后，可能会观察到输出电流的轻 微变化。 25 30 VDC Output 33 VDC Output 20 36 VDC Output Regulation (%) 15 10 5 0 -5 -10 -15 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 AC Input Voltage (VRMS / 60 Hz) 图9 – 线电压调整，室温 Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 第16页（共33页） 2012年11月7日 9.3 DER-328：使用LNK460KG设计的10 W A19可调光降压式LED驱动器 功率因数 1.000 36 VDC Output 33 VDC Output 0.995 30 VDC Output Power Factor (PF) 0.990 0.985 0.980 0.975 0.970 0.965 0.960 0.955 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 AC Input Voltage (VRMS / 60 Hz) 图10 – 33 V LED工作范围内的高功率因数 第17页（共33页） Power Integrations 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 140 DER-328：使用LNK460KG设计的10 W A19可调光降压式LED驱动器 9.4 2012年11月7日 %THD 35 30 30 VDC Output 33 VDC Output THD (%) 25 36 VDC Output A-THD Class D Limit 20 15 10 5 0 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 AC Input Voltage (VRMS / 60 Hz) 图11 – 115 VAC下具有极低%ATHD Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 第18页（共33页） 2012年11月7日 9.5 DER-328：使用LNK460KG设计的10 W A19可调光降压式LED驱动器 谐波含量 本设计满足有效输入功率<25 W的Class C设备的限值要求。在本例中，IEC61000-3-2规 1 定谐波电流不得超过Class D设备的限值要求 。因此，下面图表中所示的限值为Class D限 值，只有不超过这些限值才能满足Class C标准。 图12 – 满足EN61000-3-2D谐波含量标准（115 VAC输入的额定值<25 W） 1 IEC6000-3-2第7.3节，表2，第2列。 第19页（共33页） Power Integrations 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com DER-328：使用LNK460KG设计的10 W A19可调光降压式LED驱动器 9.6 2012年11月7日 调光特性 调光特性采用可程控交流电源供应器进行测量，以仿真理想的可控硅调光特性。本参考设 计满足美国电气制造商协(NEMA)（SSL 1-2010 - LED装置、阵列或系统的电子驱动器和 SSL 6-2010 - 白炽灯替换调光的固态照明）所规定的调光要求。 300 Full Brightness to Dim NEMA Light Output Upper Limit NEMA Light Output Lower Limit 200 150 100 Output Current (mA) 250 50 0 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Phase Angle (Conduction; º) 图13 – 从全调光到全亮度的调光曲线特性 Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 第20页（共33页） 2012年11月7日 DER-328：使用LNK460KG设计的10 W A19可调光降压式LED驱动器 300 Dim to Full Brightness NEMA Light Output Upper Limit NEMA Light Output Lower Limit Output Current (mA) 250 200 150 100 50 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Phase Angle (Conduction; º) 图14 – 从全亮度到全调光的调光特性 第21页（共33页） Power Integrations 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 180 DER-328：使用LNK460KG设计的10 W A19可调光降压式LED驱动器 9.7 2012年11月7日 参考设计与调光器的兼容性 下面是经过本参考设计性能验证的美国品牌调光器列表。用户不用局限于下表所列调 光器。调光器应在各自的建议AC线电压工作频率下进行测试，以免发生闪烁。 调光器列表 LUTRON LG 600PH-LA LUTRON S 603P LUTRON SLV600P LUTRON S600 LUTRON S600PH-WH LUTRON DVCL153P LUTRON DV603P LUTRON DV600P LUTRON TG600PH-IV LUTRON AY600P LUTRON GL600P-WH LEVITON 6633PLI LEVITON 6631-LI LEVITON IPI06 LEVITON 6161-I LEVITON RP106 LEVITON 6681 LEVITON TGM10-1LW LEVITON 6684 LEVITON 6683 LEVITON 6613 COOPER SLC03 LUTRON GL600-WH LUTRON DVPDC203P-WH LUTRON LX600PL LUTRON D600P LUTRON CTCL153PDH LUTRON S-600P LUTRON TGLV-600P 类型 备注 功率 元件编号 IMIN (mA) IMAX (mA) 调光率 L Lutron 600 W滑动式调光器LG-600PH-LA 600W LG-600PH-WH 3.20 237 74 L Lutron Skylark白炽灯600W 3段预设调光器，带On/Off开关 600W S-603P-WH 0.74 246 332 T Lutron SLV-600P-WH 600 W Skylark磁性低压单极调光器 600W SLV600P-WH 3.40 246 72 L 滑杆开关式单极Skylark调光器开关（RFI抑制） 600W S-600-WH 0.73 282 386 L Lutron Skylark 5-Amp高白光调光器 600W S-600PH-WH 0.76 246 324 17.50 245 14 L CFL和LED综合调光器，闸门式/滑杆式，120V，600W 600W DVWCL-153PLH-WH L 600W Diva调光器，3段 - 乳白色 600W DV-603P-WH 3.40 233 69 L Lutron Diva DV-600P-WH白炽灯600 W单极调光器，白色 600W DV-600P-WH 3.50 233 67 L Ivry开关调光器，1p预设 600W TG-600PH-WH 3.20 249 78 T Lutron Ariadni AY-600P-WH白炽灯预设600 W单极调光器，白色 600W AY-600P-WH 3.45 237 69 L Glyder白炽灯单极600 W预设调光器，白色 600W GL-600P-WH 2.00 245 123 L SureSlide 600W白炽灯调光器 600W R62-06633-1LW 0.45 287 638 L SureSlide 600W白炽灯滑杆式调光器，单极 600W R62-06631-1LW 0.77 267 347 L IllumaTech白炽灯预设滑杆式调光器 600W R60-IPI06-1LM 59.00 290 5 I 500 W，120 VAC，Decora品牌风格4段调光器 500W R52-06161-00W 16.70 262 16 L IllumaTech旋转控制120V AC 60Hz 600W R52-IPI06-1LM 5.00 280 56 L 按压开关调光器 600W R60-06681-0IW 0.70 270 386 T 1000VA，120 V AC 60hz，单极和3段，ToggleTouch预设数字 磁性低压，ToggleTouch调光器，LED定位灯 - 白色 1KVA TGM10-1LW 12.00 212 18 L Leviton 600 W3段洁白/乳白色按压开关调光器 600W R60-06684-1IW 0.25 234 936 600W 6683 0.60 280 467 450W R02-06613-PLW 4.10 278 68 SLC03P-W-K-L 20.90 266 13 电子 L SURESLIDE" 磁性低压调光器*600VA，120V AC，60Hz L Lutron 15-Amp白光滑杆式调光器 600W GL-600-WH 0.70 281 401 L Diva，螺口荧光灯调光（采用Philips®可调光节能CFL）， 单极/3段，200W，白色 200W DVPDC-203PWH 96.30 282 3 L Lyneo Lx单极调光器，600W 500W LX-600PL-wh 39.00 277 7 L 单极 - 白炽灯 - 按压开关 - 600 W - 白色 600W D-600P-WH 0.50 231 462 17.00 245 14 S-600P 1.90 243 128 TGLV-600P 3.60 265 74 600W 600W Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 第22页（共33页） 2012年11月7日 LUTRON TGLV600PR LUTRON TT-300NLHWH LUTRON TT-300HWH LUTRON NLV-1000WH DER-328：使用LNK460KG设计的10 W A19可调光降压式LED驱动器 450W TGLV-600PR 3.60 246 68 L Lutron Diva Satin 5-Amp沙漠石预设调光器 300W TT-300NLH-WH 0.40 282 705 L Lutron Credenza 300-W白色调光器 300W TT-300H-WH 0.22 282 1282 L Nova，滑杆开关调光器，磁性低压，Neon/Cold Cathode， 单极，1000VA，白色 800W NLV-1000-WH 7.80 231 30 Lutron MAELV -600 28.00 253 9 Lutron S-600P 0.73 248 340 Lutron S-600P 0.70 282 403 Cooper S106P 0.40 248 620 Lutron Lutron Lutron Lutron Skylark，On/Off开关调光器，白炽灯/卤素灯，3段，1000W， 白色 Skylark，On/Off开关调光器，白炽灯/卤素灯，单极，1000W， 白色 Skylark，调光器（带On/Off开关和定位灯），白炽灯/卤素灯， 单极，600W，白色 Skylark，调光器（带On/Off开关和定位灯），白炽灯/卤素灯， 3段，600W，白色 1000 S-103P-WH 41.50 267 6 1000 S-10P-WH 17.30 223 13 600 S-600PNLH-WH 1.90 250 132 600 S-603PNL-WH 2.00 256 128 Lutron Skylark，On/Off开关调光器，磁性低压，3段，600VA，白色 600 SLV-603P-WH 3.60 244 68 Lutron Skylark，滑杆开关调光器，白炽灯/卤素灯，Eco-Dim（环保 调光），单极/3段，600W，折叠包装，白色 600 S-603PGH-WH 0.70 155 221 Lutron Ariadni，调光器，磁性低压，单极，600VA，白色 600 AYLV-600P-WH 3.36 248 74 Lutron Ariadni，调光器，磁性低压，3段，600VA，白色 600 AYLV-603P-WH 3.35 236 70 Lutron Ariadni，调光器（带定位灯），白炽灯/卤素灯，3段，1000W， 白色 1000 AY-103PNL-WH 21.50 246 11 Lutron Ariadni，调光器，白炽灯/卤素灯，3段，1000W，白色 1000 AY-103P-WH 32.60 260 8 Lutron Ariadni，调光器（带定位灯），白炽灯/卤素灯，单极， 1000W，白色 1000 AY-10PNL-WH 31.40 284 9 Lutron Ariadni，调光器，白炽灯/卤素灯，单极，1000W，白色 1000 AY-10P-WH 19.00 249 13 600 AY-603PNL-WH 3.50 205 59 600 AY-603PG-WH 3.60 134 37 Lutron Lutron Ariadni，调光器（带定位灯），白炽灯/卤素灯，3段，600W， 白色 Ariadni，调光器，白炽灯/卤素灯，Eco-dim（环保调光）， 单极/3段，600W，白色 Lutron Ariadni，调光器，白炽灯/卤素灯，3段，600W，白色 600 AY-603P-WH 3.40 232 68 Lutron Ariadni，调光器（带定位灯），白炽灯/卤素灯，单极，600W， 白色 600 AY-600PNL-WH 3.60 244 68 Lutron Diva，调光器（带定位灯），电气低压，单极，300W，白色 300 DVELV-300PWH 15.90 279 18 Lutron Diva，调光器（带定位灯），磁性低压，单极，1000VA，白色 1000 DVLV-10P-WH 4.80 220 46 Lutron Diva，调光器（带定位灯），磁性低压，3段，1000VA，白色 1000 DVLV-103P-WH 4.50 232 52 Lutron Diva，调光器（带定位灯），磁性低压，3段，600VA，白色 600 DVLV-603P-WH 4.50 233 52 Lutron Skylark，滑杆开关调光器，白炽灯/卤素灯，单极，1000W， 白色 1000 S-1000-WH 0.77 279 362 Lutron Skylark，On/Off开关调光器，电气低压，单极，300W，白色 300 SELV-300P-WH 20.00 267 13 600 S-600P-WH 0.77 248 322 1000 S-103PNL-WH 53.00 265 5 SPSELV-600WH 28.50 252 9 GLV-600-WH 3.40 278 82 Lutron Lutron Skylark，On/Off开关调光器，白炽灯/卤素灯，单极，600W， 白色 Skylark，调光器（带On/Off开关和定位灯），白炽灯/卤素灯， 3段，1000W，白色 Lutron Spacer System，调光器（带红外接收器），电气低压， 单位置，600W，白色 Lutron Glyder，滑杆开关调光器，磁性低压，单极，600W，白色 第23页（共33页） 600 Power Integrations 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com DER-328：使用LNK460KG设计的10 W A19可调光降压式LED驱动器 2012年11月7日 10 热性能 10.1 热扫描 热扫描是在环境温度25 ºC下的开放式设计中进行的。 PCB侧 90 VAC 115 VAC 132 VAC 顶部 IC温度<55 ºC IC温度<55 ºC IC温度<55 ºC IC温度<60 ºC IC温度<60 ºC IC温度<60 ºC 底部 图15 – 使用280 mA负载进行的红外热扫描（36 VDC输出电流） Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 第24页（共33页） 2012年11月7日 DER-328：使用LNK460KG设计的10 W A19可调光降压式LED驱动器 11 波形 11.1 漏极电压和电流，正常工作 在电感中未发现饱和。LED灯设计用于在非连续导通模式下和工作输入电压范围内工作。 图16 – 90 VAC/60 Hz，33 V LED灯串 Ch2：VDRAIN，50 V/格 Ch3：IDRAIN，0.5 A/格 时间量程：2 ms/格 缩放时间量程：10 μs/格 图17 – 132 VAC/60 Hz，33 V LED灯串 Ch2：VDRAIN，50 V/格 Ch3：IDRAIN，0.5 A/格 时间量程：2 ms/格 缩放时间量程：10 μs/格 11.2 漏极电压和电流启动特征 LinkSwitch-PL产品系列具有内置软启动功能，因此可降低应力。 图18 – 90 VAC/50 Hz，33 V LED灯串 Ch2：VDS，50 V/格 Ch3：IDRAIN，500 mA/格 时间量程：2 ms/格 缩放时间量程：5 μs/格 第25页（共33页） 图19 – 132 VAC/50 Hz，33 V LED灯串 Ch2：VDS，50 V/格 Ch3：IDRAIN，500 mA/格 时间量程：2 ms/格 缩放时间量程：5 μs/格 Power Integrations 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com DER-328：使用LNK460KG设计的10 W A19可调光降压式LED驱动器 2012年11月7日 11.3 输出电压启动特征 启动时间<100 ms；灯在非调光模式下将在100 ms内发光。 图20 – 90 VAC/60 Hz，33 V LED Ch1：VIN，200 V/格 Ch2：VOUT，10 V/格 Ch3：IIN，200 mA/格 Ch4：IOUT，200 mA/格，50 ms/格 图21 – 132 VAC/60 Hz，9 V LED Ch1：VIN，200 V/格 Ch2：VOUT，10 V/格 Ch3：IIN，200 mA/格 Ch4：IOUT，200 mA/格，50 ms/格 11.4 输入与输出电压和电流的波形 输出电流纹波与LED的电阻成反比。因此，有必要验证要在灯中使用的LED负载的实际电 流纹波。必要时，可通过增加输出电容来降低电流纹波。 图22 – 90 VAC/50 Hz，33 V LED灯串 COUT = 270 μF Ch1：VIN，200 V/格 Ch2：VOUT，10 V/格 Ch3：IIN，200 mA/格 Ch4：IOUT，200 mA/格，5 ms/格 Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 图23 – 132 VAC/50 Hz，33 V LED灯串COUT = 270 μF Ch1：VIN，200 V/格 Ch2：VOUT，10 V/格 Ch3：IIN，200 mA/格 Ch4：IOUT，200 mA/格，5 ms/格 第26页（共33页） 2012年11月7日 DER-328：使用LNK460KG设计的10 W A19可调光降压式LED驱动器 11.5 漏极电压和电流波形：正常工作到输出短路 在短路期间电感中未出现饱和，电感电流由ILIM限制。 图24 – 132 VAC/50 Hz，正常工作然后发生短路 Ch2：VDRAIN，50 V/格 Ch3：IDRAIN，0.5 A/格，2 ms/格 Z3：IDRAIN，0.5 A/格，100 μs/格 11.6 漏极电压和电流波形：输出短路时启动 在输出短路的情况下启动时，电感中未出现饱和，原因在于器件内置了软启动功能。 图25 – 132 VAC/50 Hz，输出短路 Ch2：VDRAIN，50 V/格 Ch3：IDRAIN，0.5 A/格，2 ms/格 Z3：IDRAIN，0.5 A/格，100 μs/格 第27页（共33页） Power Integrations 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com DER-328：使用LNK460KG设计的10 W A19可调光降压式LED驱动器 2012年11月7日 11.7 负载断开后的工作情况 驱动器在空载工作期间通过VR1受到保护。一旦输出电压超过VR1雪崩阈值（负载断开 后），齐纳二极管VR1将发生短路，使U1进入自动重启动模式。 11.8 调光示例波形 图26 – 230 VAC/50 Hz，Lutron Skylark S-600光器完全可控硅导通 负载：33 V LED灯串 Ch1：VIN，200 V/格 Ch2：VOUT，10 V/格 Ch3：IIN，200 mA/格 Ch4：IOUT，100 mA/格 时间量程：5 ms/格 Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 图27 – 230 VAC/50 Hz，Lutron Skylark S-600光器最小可控硅导通 负载：33 V LED灯串 Ch1：VIN，200 V/格 Ch2：VOUT，10 V/格 Ch3：IIN，200 mA/格 Ch4：IOUT，100 mA/格 时间量程：5 ms/格 第28页（共33页） 2012年11月7日 DER-328：使用LNK460KG设计的10 W A19可调光降压式LED驱动器 11.9 输入浪涌波形 11.9.1 振铃浪涌 峰值漏极电压为390 V，远低于725 V功率MOSFET的额定值。 图28 – 132 VAC/60 Hz，33 V负载， VDS = 390 VPK; (+) 2.5 kV差模振铃浪涌，导通角度0º Ch2：VBULK，200 V/格 Ch3：VDS，200 V/格 时间量程：10 μs/格 第29页（共33页） Power Integrations 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com DER-328：使用LNK460KG设计的10 W A19可调光降压式LED驱动器 2012年11月7日 12 传导EMI 12.1 设备 接收器： Rohde & Schwartz ESPI - 测试接收器(9 kHz – 3 GHz) 型号：ESPI3 LISN： Rohde & Schwartz Two-Line-V-Network 型号：ENV216 12.2 EMI测试设置 LED驱动器被放置在圆锥形金属壳体内（针对自镇流灯泡；CISPR15第7.2版），但由于在 对被测电源进行测试时，没有灯壳体可用，而是采用了下图所示的方法进行评估。 图29 – 传导辐射测试设置 Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 第30页（共33页） 2012年11月7日 DER-328：使用LNK460KG设计的10 W A19可调光降压式LED驱动器 12.3 EMI测试结果 所绘制的图表是峰值和平均值测量。 Power Integrations 20.Mar 12 14:34 RBW MT 9 kHz 500 ms Att 10 dB AUTO dBµV 100 kHz 120 EN55015Q 110 LIMIT CHECK 1 MHz PASS 10 MHz SGL 100 1 PK CLRWR 90 2 AV CLRWR TDF 80 70 60 EN55015A 50 6DB 40 30 20 10 0 -10 -20 9 kHz 30 MHz 图30 – 传导EMI，33 V输出/280 mA稳态负载，1115 VAC，60 Hz，EN55015限值 Trace3: TRACE FREQUENCY LEVEL dBµV DELTA LIM 2 Average 256.711570318 kHz 42.08 L1 gnd -9.44 1 Quasi Peak 261.871472881 kHz 50.20 L1 gnd -11.16 2 Average 386.030632509 kHz 37.85 L1 gnd -10.29 1 Quasi Peak 393.789848222 kHz 47.49 L1 gnd -10.48 2 Average 515.159375557 kHz 32.34 L1 gnd -13.65 2 Average 634.878262431 kHz 27.72 L1 gnd -18.27 1 Quasi Peak 774.672132397 kHz 44.72 L1 gnd -11.27 2 Average 774.672132397 kHz 31.95 L1 gnd -14.04 2 Average 899.370296303 kHz 33.87 L1 gnd -12.12 1 Quasi Peak 926.622115652 kHz 47.38 L1 gnd -8.61 1 Quasi Peak 1.02356729084 MHz 46.38 L1 gnd -9.61 2 Average 1.02356729084 MHz 32.60 L1 gnd -13.39 1 Quasi Peak 1.32578199726 MHz 42.36 L1 gnd -13.63 2 Average 1.42141774845 MHz 32.81 L1 gnd -13.18 2 Average 1.65022187856 MHz 35.82 L1 gnd -10.17 1 Quasi Peak 1.66672409735 MHz 50.10 L1 gnd -5.89 1 Quasi Peak 2.03372014292 MHz 42.78 L1 gnd -13.21 2 Average 2.05405734435 MHz 28.15 L1 gnd -17.84 1 Quasi Peak 2.79624455326 MHz 43.68 L1 gnd -12.31 1 Quasi Peak 3.41194975314 MHz 41.76 L1 gnd -14.23 图31 – 传导EMI，33 V/280 mA稳态负载，115 VAC，60 Hz，EN55015限值；相线和零线扫描设计裕量测量 第31页（共33页） Power Integrations 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com DER-328：使用LNK460KG设计的10 W A19可调光降压式LED驱动器 2012年11月7日 13 版本历史 日期 2012年11月7日 作者 ME 修订版本 1.0 Power Integrations, Inc. 电话：+1 408 414 9200 传真：+1 408 414 9201 www.powerint.com 说明与变更 初始版本 审核者 Apps & Mktg 第32页（共33页） 2012年11月7日 DER-328：使用LNK460KG设计的10 W A19可调光降压式LED驱动器 有关最新产品信息，请访问：www.powerint.com Power Integrations reserves the right to make changes to its products at any time to improve reliability or manufacturability. Power Integrations does not assume any liability arising from the use of any device or circuit described herein. POWER INTEGRATIONS MAKES NO WARRANTY HEREIN AND SPECIFICALLY DISCLAIMS ALL WARRANTIES INCLUDING, WITHOUT LIMITATION, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE, AND NON-INFRINGEMENT OF THIRD PARTY RIGHTS. PATENT INFORMATION The products and applications illustrated herein (including transformer construction and circuits’ external to the products) may be covered by one or more U.S. and foreign patents, or potentially by pending U.S. and foreign patent applications assigned to Power Integrations. A complete list of Power Integrations’ patents may be found at www.powerint.com. Power Integrations grants its customers a license under certain patent rights as set forth at http://www.powerint.com/ip.htm. The PI Logo, TOPSwitch, TinySwitch, LinkSwitch, DPA-Switch, PeakSwitch, CAPZero, SENZero, LinkZero, HiperPFS, HiperTFS, HiperLCS, Qspeed, EcoSmart, Clampless, E-Shield, Filterfuse, StackFET, PI Expert and PI FACTS are trademarks of Power Integrations, Inc. Other trademarks are property of their respective companies. ©Copyright 2012 Power Integrations, Inc. Power Integrations全球销售支持网络 全球总部 5245 Hellyer Avenue San Jose, CA 95138, USA. Main: +1-408-414-9200 Customer Service: Phone: +1-408-414-9665 Fax: +1-408-414-9765 e-mail: [email protected] 德国 Lindwurmstrasse 114 80337, Munich Germany Phone: +49-895-52739110 Fax: +49-895-527-39200 e-mail: [email protected] 日本 Kosei Dai-3 Building 2-12-11, Shin-Yokohama, Kohoku-ku, Yokohama-shi, Kanagawa 222-0033 Japan Phone: +81-45-471-1021 Fax: +81-45-471-3717 e-mail: [email protected] 台湾 5F, No. 318, Nei Hu Rd., Sec. 1 Nei Hu District Taipei 114, Taiwan R.O.C. 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