用LYTSwitch-0设计出适用于全球所有国家和地区的灯泡

LYTSwitch-0是Power Integrations新推出的SMPS驱动器IC产品系列，采用该器件只需使用极少的元件和简单的单面PCB即可实现LED驱动器，并将整个驱动器装 入小尺寸灯泡中。LYTSwitch-0适用于功率最高约为10 W的非隔离、非调光灯泡，它可以提供高效率、高功率因数、低EMI以及高压和低压设计所具有的整套安全及保护功能。简单易用、高可靠性和高效率相结合，可以实现极具竞争力的LED灯泡应用。主要应用包括低成本LED灯泡，如GU-10、A19和蜡烛灯。图1所示为采用LYTSwitch-0 LYT0006P的完整参考设计(DER-355)的电路原理图(1)。
 

图1. 带浪涌保护且符合EMI标准的7W LED驱动器的电路原理图

该电路是一个适用于A19替换灯的完整LED驱动器。它采用90 V-265 VAC的输入电压，以54V额定输出电压提供130 mA ±5%的恒流驱动。其功率因数在低压下>0.7，在高压下>0.5，可满足能源之星的北美消费类照明标准，以及欧洲生态设计指令Lot 19第2部分标准。该设计具有极高能效，在高压下通常为92%，在低压下通常为91%。 该驱动器具有<300ms的快速启动时间，这意味着在灯泡点亮时无可见延迟，并能提供更佳的最终用户体验。
LYTSwitch IC采用薄型PDIP或SO-8封装，同时集成了SMPS控制、保护和EMI抑制功能以及一个高压功率MOSFET。控制器可同时提供单级高功率因数校正 (PFC)和恒流输出。LYTSwitch控制器包括一个振荡器、反馈（检测及逻辑）电路、5.9 V稳压器、迟滞过热保护、频率抖动、逐周期限流、自动重启动、电感校正、功率因数以及恒流控制电路。

在图1中，LYTSwitch-0采用了非隔离降压拓扑结构。降压拓扑结构具有非常显著的效率优势，特别是在要求采用通用输入电压工作时。降压拓扑 结构的另一项固有优势是，它可以连续从AC输入吸收功率，这样可使输入电流达到近似正弦波的状态。降压电路主要依赖于电感L2的磁阻。当功率MOSFET 导通时，电流从AC输入流经L1、U1和L2。由于L2磁阻的作用，当电流逐步增大时，能量会存储在L2的磁场中。当功率MOSFET关断时，二极管D1 被正向偏置，存储的能量会经由环路D1、R2、R3和L2被放电至负载。电容C5与负载并联，当电感在每个周期中进行充电和放电时，该电容可帮助对电压波 形进行平滑。

LYTSwitch-0内的恒流输出控制器能够在单级内实现功率因数校正和精确恒流输出控制，实现方法是在AC主输入周期内连续改变功率 MOSFET的占空比。这样可确保从电源吸入的电流符合AC电压波形，从而实现高功率因数。无损耗电流检测与功率MOSFET相结合，能够在不需要外部电 路检测或光耦器反馈路径的情况下实现高精度的恒流输出控制。

单级转换器的一项显著优势是，它省去了两级解决方案中用来存储能量的高值电容，从而消除了影响可靠性和使用寿命的潜在问题源。实际上，整个电路只需要14个低成本元件。装配后电路板的图片（图2）直观地显示了这种构造的简单性。
 

图2. 装配后的7 W LED驱动器

使用简单的平面PCB而无需插装元件，意味着实现无需人为干预的完全自动化制造将成为可能。
最少元件数
A19等极小尺寸灯泡所面临的根本挑战是如何实现元件数的最小化。采用LYTSwitch-0即可满足这一挑战， 因为所有的主要功能和特性均集成在器件中，可以使用绝对最少的外围元件来实现。集成的MOSFET开关所采用的控制算法可确保从AC输入吸入的电流真正地 实现功率因数校正。无需外部功率因数校正元件。同样，LYTSwitch-0具有内在的EMI滤波和时钟频率抖动功能。购买未集成EMI滤波功能的非品牌 LED灯的消费者已发现，在有些情况下，符合国际公认的EMI规范确实非常重要。有报道称，仅将LED安装到家中的消费者发现，他们无法再收到数字无线 电，或者他们的无线车库开门器无法再工作。使用LYTSwich-0驱动器就不会发生此类问题。AC输入端仅采用一个小扼流圈，7 W LED驱动器完全满足EN55015传导EMI要求。

尽管针对低成本应用而推出，但LYTSwitch-0集成了Power Integrations器件所应具备的所有保护功能和可靠性，包括空载保护、过流保护、输出短路保护、电压跌落保护以及热关断保护。电路满足IEC振铃纹波和差模输入浪涌要求。

高效率
虽然DER-355电路的输出负载仅为7 W，但效率仍是十分重要的因素。在A19灯泡的狭小空间内，如果驱动器电路效率不高，就会发生明显的温升。温升对LED以及驱动器电路中的任何电解电容的使用寿命都具有重要的影响。图3所示为7 W LED驱动器的带载模式效率。
 

图3. 不同AC输入电压下的效率。90-132 VAC (50 Hz)和190-265 VAC (60 Hz)输入。

LTYSwitch-0的高效率特性意味着，无需对LED驱动器进行散热和灌封，并且可以在工作中达到较低的温度。这样可以节省制造流程和材料，降低成本，并增强可靠性。

灵活的输出功率
LYTSwitch-0的架构具有可伸缩性，这意味着，只需要对元件值进行最小的修改，同一个驱动器设计就可以适用于不同功率的LED灯。

图4. 输出功率表

通用AC输入
LYTSwitch-0电源可轻松进行设计以适用于低压和高压AC输入。加上LYTSwitch-0设计可满足 国际标准中的PF和效率要求这一事实，同一基于LYTSwitch-0的LED灯可以用于全球任何国家。由于装配简单的PCB的可轻松装入替换灯泡应用的 A19或GU-10灯座，LYTSwitch-0有助于以完全自动化的方式为全球市场批量制造具有成本效益的LED灯。

参考资料
1. RDR-355：使用LYTSwitch – LYT0006设计的7 W非调光LED驱动器（非隔离降压）。Power Integrations Inc. www.powerint.com
 
 
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