英飛凌的數字控方案基于自有的數字核CPU，結合強大的功率半導體造技術(shù)，將兩者有機的集成在一起，創(chuàng )新了業(yè)界領(lǐng)先的數字LED驅動(dòng)IC技術(shù)，此前已經(jīng)量產(chǎn)3款產(chǎn)品， XDPL8105， XDPL8220， ILD2111。XDPL8221 是英飛凌系列數字智能LED驅動(dòng)IC中新成員，集成PFC和反激控器于一體，SO16窄體封裝，具有恒流，恒壓，限功率三種輸出工作狀態(tài)，獨立的調光口和通訊口，極低的THD和待機功耗，使其具有強大的競爭力。

1．英飛凌數字控器概述

       英飛凌數字控器概念如圖1示， 內核嵌入式CPU是英飛凌自有數字核，功率變換控減輕了CPU的負載，提高了系統效率。外圍集成ADC轉換器和功率高壓?jiǎn)?dòng)單元及驅動(dòng)。完善的保護功能也一并集成在內。

圖1 英飛凌數字控器

2．XDPL8221 系統概述

       典型的XDPL8221系統原理如圖2所示，XDPL8221高度集成臨界模式PFC和原邊控準諧振反激控器，大大減少了系統元器件數量。兩級方案減小了輸出紋波，降低了單獨一級對設計余量的要求，進(jìn)一步降低了成本。

       XDPL8221集成THD優(yōu)化算法，使得系統具有很高的PF值和很低的THD值。獨特的恒壓，恒流，限功率控模式自由切換，提供了極高的帶載靈活性，系統設計研發(fā)者可以最大限度的利用系統硬件能力。

       芯片內的OTP單元存儲系統的參數，例如輸出電流，輸出電壓，最大輸出功率，保護模式等等。參數可以在研發(fā)階段或者量產(chǎn)產(chǎn)線(xiàn)上進(jìn)行重新配置，這使得用戶(hù)在不更改硬件參數的情況下，生成不同的機種，達到真正的一個(gè)平臺多機種的目的。

       低待機功耗的需求在應用中越來(lái)越多，待機要求越來(lái)越低，XDPL8221低至100mW的待機功耗樹(shù)立了行業(yè)的新標桿。

      此外，內部和外部的自適應過(guò)溫度保護功能以及其他的保護功能一起守護著(zhù)系統的安全可靠。

圖2 XDPL8221典型系統

       下面的章節將主要介紹XDPL8221精準原邊控的原理，PF／THD優(yōu)化的算法，調光性能，保護功能，以及獨特的實(shí)時(shí)通訊功能。

2．1 XDPL8221原邊控原理及精度

       XDPL8221原邊控的典型波形圖如圖3，系統通過(guò)檢測反激變壓器原邊峰值電流來(lái)計算次級電流及過(guò)流保護。通過(guò)檢測輔助繞組的反射電壓來(lái)計算次級電壓，在退磁時(shí)間結束時(shí)，通過(guò)偵測ZCD腳位的電壓值即可算出此時(shí)輸出電壓值。在已知輸出電壓和電流的基礎上，通過(guò)軟件的算法實(shí)現限功率控。

圖3 XDPL8221 原邊控原理

       如圖4所示為XDPL8221輸出特性曲線(xiàn)， 在恒壓段，此時(shí)電源工作在恒壓區，輸出電流根據負載狀態(tài)需低于一定值。在恒流段，此時(shí)電源工作在恒流點(diǎn)上，輸出電壓需低于一定值，用來(lái)保證整個(gè)系統的輸出功率在控范圍內。 在限功率段，電壓和電流之乘積需小于或等于設定的最大輸出功率。在限功率模式下，其限功率的精度在2％以?xún)?。限功率模式應用比較適合驅動(dòng)COB燈珠。

圖4 XDPL8221 輸出特性曲線(xiàn)

2．2 XDPL8221 系統輸入PF值和THD 值

       XDPL8221內部集成了THD優(yōu)化功能，使得THD在整個(gè)輸入電壓范圍內和很寬的輸出功率情況下都保持優(yōu)秀的THD性能。

圖5 THD優(yōu)化算法及50W demoboard THD 測試結果

       圖5右所示為實(shí)測的THD曲線(xiàn)。從曲線(xiàn)可以看出，全電壓輸入狀態(tài)下，在30％負載到100％負載范圍內，THD都能夠做到低于12％，同時(shí)也能夠滿(mǎn)足EN61000－3－2標準要求。

2．3．XDPL8221 調光性能

       XDPL8221 內部集成了四種調光曲線(xiàn)，分別如圖6示，主要分為線(xiàn)性調光和曲線(xiàn)調光模式，每種模式還可支持正向調光或者反向調光。最小調光電流對應的最小PWM DUTY可以在軟件界面里設置，同時(shí)最大調光電流對應最大的PWM DUTY同樣可以在軟件里設置。XDPL8221支持調光深度小于1％，支持調滅功能，調滅設置的遲滯是可以在軟件里設置的。

圖6 XDPL8221 調光曲線(xiàn)

圖7為實(shí)測的調光曲線(xiàn)，調光深度＜1％。而且帶不同負載時(shí)，其調光曲線(xiàn)趨于一致。

圖7 XDPL8221 調光曲線(xiàn)測試

2．4 保護功能

       XDPL8221具備完善的保護功能，能夠實(shí)現AC輸入電壓過(guò)壓欠壓保護，輸出電壓過(guò)欠壓保護，輸出電流的平均電流及峰值電流的過(guò)流保護；且具備外部溫度保護的專(zhuān)用腳位，用來(lái)做系統性的過(guò)溫保護。并且IC本體內部也有過(guò)溫保護機，用來(lái)保護IC本身。

圖8 自適應溫度保護

       圖8所示為XDPL8221智能溫度保護曲線(xiàn)，在過(guò)溫保護時(shí)，會(huì )逐漸降低系統輸出電流直到設定的最小電流，此時(shí)若溫度保護解除，輸出電流會(huì )逐漸上升至最大工作電流；若此時(shí)溫度保護一直存在但是又不超過(guò)最大過(guò)溫點(diǎn)，系統會(huì )一直工作在最小輸出電流狀態(tài)。這種模式的過(guò)溫保護，極大的保證了燈的點(diǎn)亮時(shí)間。

2．5 實(shí)時(shí)通訊功能

       XDPL8221具備實(shí)時(shí)通訊功能，通過(guò)IC的UART腳位，可實(shí)現實(shí)時(shí)控輸出電流或者調光的亮度及整燈的開(kāi)關(guān)控，并且也可實(shí)時(shí)讀取系統的工作狀態(tài)，輸出狀態(tài)以及異常保護狀態(tài)。該通訊是采用半雙工的UART協(xié)議，用8個(gè)比特的數據來(lái)實(shí)現通訊功能。這種實(shí)時(shí)通訊功能，可用于智能路燈或者智能室內外應用，方便集中控，智能匯報每盞燈的工作狀態(tài)或者曾經(jīng)出現的異常保護，方便后期的維護。

圖9 實(shí)時(shí)通訊軟件界面

       從圖9的實(shí)時(shí)通訊軟件可以看出，可實(shí)時(shí)了解IC的工作狀態(tài)，輸入電壓，輸出電壓電流以及調光狀態(tài)，并且也可通過(guò)軟件來(lái)實(shí)施開(kāi)關(guān)機動(dòng)作或者設置調光水平。

3． 通訊及參數配置工具

       英飛凌數字控IC具有通訊口，可以使用提供的口板（interface board）將目標板和PC連起來(lái)，用戶(hù)可以根據實(shí)際需要隨時(shí)自行修改參數，大大提高了系統設計的靈活性，縮短了系統開(kāi)發(fā)時(shí)間。

典型參數配置系統及界面如圖10示。

圖10 參數配置系統典型設置及配置界面

       在參數配置的軟件里，無(wú)需客戶(hù)研發(fā)工程師懂得軟件編程，只需要懂得硬件設計就可以很好的使用這個(gè)配置軟件。在配置軟件里，需要工程師輸入IC周邊硬件參數信息以及系統輸入輸出規格參數，然后把配置好的參數寫(xiě)入IC，就可以開(kāi)機測試。

4 結論

       本文描述了英飛凌數字控IC的概況，及其針對應用要求開(kāi)發(fā)的驅動(dòng)芯片XDPL8221的大概情況。目前來(lái)說(shuō)，XDPL8221能夠滿(mǎn)足絕大多數智能對控芯片的要求。