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LED驱动芯片设计方案和实物详解

发布时间:2020-07-21 19:13:06 阅读: 来源:静电喷涂设备厂家

近日,LED驱动芯片新锐供应商MarvELl继推出其数字反激式PFC控制芯片88EM8081的评估板、多种功率规格led驱动电路参考设计之后,又特别针对中国市场强势推出基于这颗驱动芯片的高度优化交钥匙(Turn-key)设计方案和灯泡实物,旨在帮助中国LED照明厂商降低设计成本,实现产品的快速上市,特别是海外中高端市场,从而加速LED照明应用的普及。 目前Marvell公司提供的超低功耗A19型交钥匙设计方案和灯泡实物包括两种(见图1),均可用于替代40W的A19型球泡白炽灯:一种是采用4颗照明级别Cree XLamp XP-E高效白光LED的方案;另一种是采用飞利浦Lumileds LUXEON A LED的方案。此外,Marvell还推出了采用Cree XLamp MT-G产品的PAR38射灯交钥匙解决方案,用于替代100W的传统此类灯具。同时,Marvell还在开发A19 60W等效LED灯泡方案,很快也将与中国客户见面。

上述Turn-key设计方案支持各种的AC输入,具有高达0.99的功率因数,总谐波失真(THD)低于《10%。所有这些方案已经过充分的安规、EMI/EMC测试,可确保客户通过CE、UL认证,且符合能源之星、LM-79和LM-80光性能测试标准,因此可直接用于投入生产。

图1:使用Cree LED(左)和飞利浦Lumileds LED (右)的替代40W A19球泡灯的“Turn-key”设计方案实物图

“提高能效长期以来一直是Marvell公司专注的焦点,我们为各类市场提供尖端的低功耗解决方案已有超过10年。”Marvell绿色技术产品部门副总裁Kishore Manghnani表示,“我们非常了解设计高功效灯的挑战,并对支持Cree、Lumileds这样的业界领袖公司向LED照明制造商推出高效节能的交钥匙解决方案而感到自豪。”

Marvell公司LED驱动芯片产品线全球技术行销高级经理Lance Zheng表示:“我们希望将我们与全球领先公司合作开发高品质LED照明应用产品的经验带到中国,与充满发展活力的广大中国LED照明厂商展开合作,共同推动中国绿色照明产业的发展。”

Turn-key设计方案符合中国LED“国情”

中国有大大小小上万家LED照明企业,但具备设计能力的只占少数,Marvell这种高品质、符合全球法规标准Turn-key设计方案正好满足他们的需求。A19型球泡灯和PAR38射灯是出货前景最大的两种家用LED灯具。借助于Marvell带专利自适应控制环路和创新DSP架构的LED驱动器产品以及此次推出的相应“Turn-key”设计方案,中国厂商可以最低的总体成本、出色的整体性能迅速将产品推向市场,并扫除进军海外中高端市场的各种门槛和障碍。

Lance介绍说,Marvell公司为88EM8081驱动芯片的这些Turn-key设计方案投入很大,整合了电、光、热等各方面的工程设计人才资源和昂贵的实验/测试设备资源,帮客户完成了至少需要花费4-6个月的开发工作,并且经受住了各种品质方面的考验,生产出的成品受到客户的高度赞赏,索要申请络绎不绝。

Marvell此举开创了LED驱动芯片供应商之先河。众所周知,目前大多数供应商只能提供某款驱动芯片的评估板或最多提供参考设计的支持,客户需要自行或外包复杂的电、光、热和外形设计。而Marvell可提供基于88EM8081驱动芯片的Turn-key设计方案的完整设计和生产资料包,具体包括:

- 完整的生产资料包;

- 驱动电路设计文档:电气原理图,Gerber文档和BOM清单;

- LED MCPCB Gerber文档;

- 完整机械设计的3D设计文档;

- 光度测试报告;

- 色度测试报告;

- 热特征报告;

- EMI/EMC 测试报告;

- 雷击保护测试报告。

此外,Marvell还提供5W-50W功率范围的适合各种灯具尺寸的参考设计,功率因数高达0.99,具备宽电压输入范围,效率最高达90%,并视客户需要可提供电气原理图、Gerber文档和BOM清单、变压器规格参数等设计文档。

Marvell技术优势 = 成本优势

Marvell公司去年推出并量产的用于住宅和商业应用的创新型LED照明产品88EM8081(开关频率为120KHz)控制器可以用于输出功率最高达150W的各种固态照明应用。这些应用包括:A19球泡灯、PAR20/30/38射灯、吊灯、筒灯、商用照明、路灯等。

除了采用先进的模拟电路实现高效率外,Marvell 88EM8081的架构中还包含一个可以用来增加新的独特功能的最优化DSP内核以及单级功率因数校正(PFC)电路,这允许制造商使用更少的外部元件,进而显著降低材料清单(BOM)成本。

图2:88EM8081的这种混合信号架构支持快速增加新功能,且具有更高的可靠性和稳定性

其DSP核是由硬件逻辑实现的,一些专有算法(如闭环控制、PID等)被固化在其中,不占用内存,没有增加额外成本。这种数字技术能够实现高效的设计并可方便地增加传统照明无法提供的新的独特功能,且具有更高的可靠性和稳定性——对于可以持续工作5万小时以上的LED产品来说这点非常重要,并可迎合由LED照明技术带来的大众化市场机遇。

Marvell 88EM8081还支持自适应反馈环路,可实现业界最高水平的PFC(0.99)和最低的总谐波失真(THD,《10%),从而更容易符合包括“能源之星”在内的全球各种法规。据内部评测,该产品的效率可达到85%以上,高出同类产品3-7%。

以上技术优势实际上可转换成总体开发或营销成本上的优势。效率高意味着产热少,可采用更便宜的热设计方案,而且意味着更多的流明输出,一个灯具中可以采用更少的LED芯片,系统成本可减小;PFC值高则可使产品在某些法规严格的市场(如韩国)更畅销;低THD对于像欧美等高端市场来说意义重大,例如美国的一些电力公司及政府为低THD家用LED照明灯具提供高额的补贴。

技术资源和支持网络

虽然是LED驱动芯片领域的新入者,但Marvell事实上已经是一家全球知名的半导体设计企业,在存储、通讯、移动互联、消费电子领域处于技术和市场领导地位。该公司每年售出近10亿颗芯片,公司2011财年(截至2011年1月29日)的收入达36.1亿美元。Marvell在微处理器体系架构及数字信号处理方面的专业知识、超强的模拟及混合信号设计能力,在大容量存储解决方案、移动与无线技术、网络、消费电子产品等颇有建树。目前,Marvell已经与全球很多知名的领导厂商和服务提供商都建立了稳固的合作关系,包括RIM、中兴、华为、摩托罗拉、中国移动、微软、希捷、东芝、三星、思科、HP等。Marvell在全球有6000多名员工,其中4500名为研发人员,占总数的70%以上。

注重技术和研发投入的Marvell近年来将目标市场也拓展到了“绿色节能”领域,致力于设计旨在减少全球能源浪费和碳排放总量的电源芯片和节能系统。其中LED照明应用是一个重要分支,另一个分支是智能节电应用。借助于数字和模拟混合信号技术的一贯优势,Marvell在LED照明领域突飞猛进,已获得几十项专利,并且专利数还在逐年持续增加。

未来,Marvell还将不断整合自己的混合信号设计、组网、无线、PFC和数字技术方面的丰富经验,为LED照明推出创造性的联网控制能力,进一步满足今天和未来数字LED系统的需求。

对LED照明应用,Marvell在美国加州硅谷总部设有系统架构和IC设计工程团队、在新加坡也设有IC设计团队,在中国上海则设立了应用工程团队和技术行销团队,以更好与本地客户沟通,开发适合的参考设计和Turn-key方案。

另外,Marvell还与活跃在亚洲和LED照明市场的知名授权分销商大联大(WPI)、富昌电子(Future)展开了合作,通过后二者的广泛技术支持和服务网络,为中国大陆的LED照明厂商提供服务。

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