近日，芯格诺(X-Signal Integrated)推出了倍受期待的LED驱动数字电源芯片新品XP2115和XP2116，采用全程直流(DC)调光技术，将调光深度推进至千分之一，调光分辨率更是高达16bit(十万分之二)，其出色的柔和调光表现获得了广大商业照明行业客户的高度认可。
创新高性能芯片，协同整体调光解决方案升级
XP2115/6是输入电压高达80V(可通过外围电路设计扩展至450V)的高性能DC/DC(Buck)控制器芯片，专门面向中高端可调光LED恒流驱动应用而设计。通过独特的数字控制技术，XP2115/6支持全程直流调光，调光深度低至千分之一，调光分辨率达到16bit(十万分之二)。基于该芯片可实现5W-150W LED灯具的柔和平滑无级调光，满足人眼对调光效果的柔和观感要求。在调光接口方面，XP2115提供了两路调光接口，可支持“与”、“或”逻辑，应用灵活便利;而XP2116引入了独特的UART数字调光接口，支持调光、参数配置、状态读取、功率读取等功能，可大幅降低DALI等数字调光的采样电路设计难度并节省整体BOM成本。
XP2115/6与芯格诺之前推出的高PF原边反馈Flyback恒压控制芯片XP3358和三合一调光接口芯片XP1101构成了一套中小功率可调光数字LED驱动整体解决方案，可支持120W以内的应用。
图1 Flyback+Buck中小功率可调光数字LED驱动整体解决方案系统框图
实测：低功耗、高柔和，推动能效提升
商业照明的典型应用包括筒灯、吸顶灯、灯盘、顶棚灯、灯管和外置驱动电源等。随着对照明品质要求的不断提升，商业照明应用对调光方式、调光深度、调光分辨率、人眼观感提出了越来越高的要求，并越来越强调产品的小型化、扁平化、低噪音和成本控制。同时，北美和欧盟等地区纷纷发布新的能效标准，对LED驱动电源的功率因数(PF)、谐波(THD)、待机功耗和效率也提出了高要求。
然而，能够全面平衡上述需求的芯片解决方案在市场中仍较为稀少。LED驱动电源是一种交直流(AC-DC)转换电源，低成本的解决方案通常采用以模拟电路为核心的电源芯片，其成本较低，但控制策略较为简单。模拟电源芯片在PF/THD、动态响应、待机功耗、效率和噪音等指标上通常只能针对部分指标进行优化，但可调整参数有限，难以全面兼顾。此外，模拟电源芯片多采用简单的斩波调光技术，由于不可避免的电流纹波问题，很难用于高速摄影摄像等对LED电流纹波有较高要求的场合(比如运动场、T台秀、博物馆、医院等)，且容易出现光的抖动、闪烁、延迟、阶跃等不良现象。
芯格诺可调光LED驱动电源整体解决方案全面采用数字电源技术，基于数模混合芯片，高度集成数字控制器内核和多种模拟电路外设，不仅可全面平衡和优化各项性能指标，还比模拟电源芯片更易于使用。数字电源芯片可采取远比模拟电源芯片复杂的控制策略，全面优化PF/THD、动态响应、待机功耗、效率和噪音等核心指标，同时实现千分之一的深度调光，以及16bit的高调光精度。数字电源在柔光调光的处理上也更为细腻，可以避免抖动、闪烁、延迟等现象，让人眼观感更舒适。
芯格诺推出的Flyback+Buck中小功率可调光数字LED驱动整体解决方案，无论在调光深度、调光分辨率、调光平滑度等光的人眼触感方面，还是在效率、PF、THD、待机功耗等驱动性能方面，均达到业界领先水平。该方案可在全电压、三分之一以上负载范围内轻松达到PF>0.9，THD<20%，且大余量满足IEC61000-3-2谐波要求;待机功耗低，整机待机功耗易于满足0.3W的要求;动态性能和效率亦优于业界常用方案。
图2展示了一款采用上述方案的60W可调光LED驱动电源设计案例。本案例采用了Flyback+Buck拓扑，AC输入为全电压范围(90Vac – 305Vac)，DC输出最大为58V/1.05A。
图2 一款60W可调光LED驱动电源设计案例
该设计的输出电压范围为3V-58V，电流输出为1mA-1050mA连续可调，最大可持续输出功率60W。实测结果表明，该设计达到了全电压范围满载PF>0.95，THD<5%的设计指标，满足IEC61000-3-2谐波要求，最大功率持续输出时环温下芯片温升仅为15℃。
图3给出了该设计的满载性能实测结果。测试结果表明，AC输入电压全范围内，满载时最大恒流输出误差小于±0.34%，典型效率>90%，PF>0.963，THD<3.65%。
图3满载性能实测结果
图4给出了该设计的恒流性能实测结果。测试结果表明，AC输入电压全范围内，输出电流满载时，输出电压在3-58V范围内，恒流满载输出波动控制在±0.34%以内。
图4 恒流性能实测结果
图5-7给出了该设计的调光效果实测结果。测试结果表明，输出电压在3-58V范围内，调光深度均可达到1mA(千分之一)，线性度良好，全程误差低于±3%。得益于精密的数字控制算法，调光过程柔和顺滑，无台阶、抖动、延迟等现象。
图5 Vo=58V的调光效果实测
图6 Vo=30V的调光效果实测
图7 Vo=3V的调光效果实测
该设计案例充分展示了芯格诺LED驱动数字电源芯片解决方案的优越性能，以及对传统模拟电源芯片限制的突破。该解决方案一经推出，即受到各大头部灯具厂商和LED外置驱动电源厂商的广泛欢迎，被视为LED驱动电源的创新突破。
未来，芯格诺还将继续践行“以芯格物，立诺微行”的核心理念，推出更多的大功率数字电源芯片产品，推动照明、工业和大家电等应用的能效提升。 |
