LED去电源化-sds3108

一、产品说明

    SDS3108是一款高阶分段线性恒流驱动芯片，根据全波整流电压的高低变化，动态调整点亮的LED灯芯的数量，并通过专利高阶分段技术，将线性恒流阶数细分为23阶，使得LED灯串电压的包络与全波整流波形精确匹配，驱动效率可达到95%，单颗芯片可提供8~25W的功率输出。

    SDS3108采用专利动态配置技术，可以根据全波整流电压动态改变LED灯串的拓扑结构：当全波整流电压较低时，将多个LED灯串并联点亮；电压较高时，LED灯芯全部串联点亮。通过采用动态配置技术，SDS3108提高了灯芯的利用率，并可直接支持80V~260V的宽电压应用。

    SDS3108采用专利主动填谷技术，在填谷电容中存储一定量的电荷，当全波整流电压降至过零点附近时，填谷电容对LED灯串放电，保证整个整流周期中灯串输出光效恒定，从而消除100Hz频闪。

SDS3108集成开关调光功能，通过普通墙面开关的快速开合可实现三级调光（100%~50%~25%）、两级调光（100%~0.5%）或无级调光功能。SDS3108还集成数字调光功能，主控芯片通过单线SDQ协议写入命令，可实现灯具亮度的实时动态变化。

二、产品特性

n  高阶线性分段，输出功率8~25W

n  高效率：95%联系倪彬笑阳pan>

n  80V~260V宽电压工作范围

n  PF值>0.8

n  开光调光和数字调光接口

n  克服100Hz频闪

n  恒流精度 <±3%

n  温度补偿和过压保护

三、应用领域

      

n  LED日光灯 T5/T8/T10等规格 8w/16w/18w/25w/36w

n  LED 吸顶灯、台灯 8w/12w/18w/25w/36w

n  LED 灯泡 7w/8w/9w/10w/11w/12w/14w

n  LED 筒灯7w/8w/9w/10w/11w/12w/14w

n  LED 路灯、街灯 20w/30w/50w

n  LED 面板灯 15w/22w/36w

四、引脚排列及定义

  a) 引脚排列

 

五、最大额定值及电气特性

  a) 最大额定值

六、功能描述

   a) 高阶线性分段

    如图1所示：细调灯串LEDF1、LEDF2、LEDF3、LEDF4、LEDF5、LEDF6灯芯的数量分别为3、6、12、3、6、12，粗调LED1、LED2的数量均为24，总共有90个灯芯（90=24+24+3+6+12+3+6+12）。

如图1 中虚线框所示：Q2、R3及虚线框外D3构成动态配置电路，实现灯串拓扑结构从串联到并联的转换；D1、D2、R4、Q1、C1构成主动填谷电路，实现全波整流电压过零附近对灯串负载供电。通过细调灯串LEDF1~LEDF6及粗调灯串LED1~LED2配合控制，实现23阶线性恒流控制。 

                    

图1  SDS3108典型应用电路图

     如表1所示：为各阶点亮的LED灯串。

                         

 表1  各阶点亮的灯串

如图2所示：左半部分波形为全波整流电压给LED灯芯供电的波形，右半部分为填谷电容给LED灯芯供电的波形。采用粗调加细调的技术，可以极高的提高线性分段的粒度，从而可以有效的提升驱动系统的效率。

  图2  高阶线性分段波形图

   b) 灯串电流设置

    当灯串处于点亮的状态时，LED灯串的电流恒定不变，电流值可以通过片外电阻R1、R2进行配置。灯串LEDF1~LEDF3、LED1中的电流与R1的关系如下式：

   

灯串LEDF4~LEDF6、LED2中的电流与R2的关系如下式：

   

    在应用中，一般将R1与R2取同样的数值。采用图1中的电路，灯芯为2835灯珠，I1、I2设置在60mA，输出功率可以达到18W。

   c) 开关检测设置

    当芯片工作在开关调光模式，需要R8由上拉改为下拉，同时当将VDD上的电容由2uF改接为4.7uF，防止在开关动作过程中芯片掉电。当全波整流电压低于阈值电压Vth时，并且超过100ms，芯片认为发生关断动作。同时为防止误触发发生，引入电压迟滞Vhis。阈值电压Vth的电压的表达式如下：

   

    迟滞电压的表达式如下：

   

  对于三级调光模式，开关每次关断、开启时，会按照100%~50%~25%三级循环来调节灯串的亮度。对于两级调光模式，开关每次关断、开启时，100%~0.5%两级循环来调节灯串的亮度。对于无级调光模式，关断、开启开关后，灯串的亮度会循环变化，当达到合适的亮度时，再次关断、开启后，灯串的亮度即为设定值。

   d) 分压电阻Rt设置

SDS3108在市电电压较低时，内部逻辑控制电阻Rt处于短路状态。在输入市电电压过高时，通过内部控制逻辑将分压电阻Rt接入灯串中，以降低芯片的电压降，从而防止芯片温度过高，提高系统的稳定性。为达到最优的效果，电阻的取值应当按照如下表达式选取：

     

七、智能调光功能

   a) 集成调光功能

SDS3108集成开关调光功能，通过普通墙面开关的快速开合可实现三级调光（100%~50%~25%）、两级调光（100%~0.5%）或无级调光功能。SDS3108还集成数字调光功能，主控芯片通过单线SDQ协议写入命令，可实现灯具亮度的实时动态变化。

   b)MCU智能调光（SDQ协议）

在SDQ模式下，SDQ端口上接上拉电阻。MCU通过SDQ接口发送调光值和控制指令，读取寄存器的值。指令格式为2Byte：1Byte指令地址，1Byte指令参数。指令发送模式为高位在前。SDS3108提供16级程序调光，因此指令参数的低4bit为有效数据，高4bit为校验数据，校验数据必须是有效数据取反。数据更新指令的参数为固定值3Ch。

SDQ为单线双向通行协议，主机和从机都采用开漏（open drain）的PAD结构，外接5K上拉电阻。默认情况下总线保持高电平。

   （以下各图中黑色实线代表系统主机拉低总线，灰色实线代表从机拉低总线，而黑色的虚线则代表上拉电阻拉高总线。）

  

图3 初始化过程中的复位与应答脉冲

 如图3所示：主机拉低总线大于480us，小于960us（大于1000us会进入其他工作模式，不能恢复为SDQ模式，除非SDS3108重新上电）然后释放总线，从机会在40us后拉低总线并保持60us表示复位有效。复位脉冲只能复位指令接收寄存器，不会复位当前亮度值。

图4 单总线通信协议中的写时隙时序图

如图4所示：主机如果要写入1bit数据“0”则要拉低总线60~120us然后释放总线；如果要写入1bit数据“1”则先拉低总线6~15us然后释放总线至少45us

     图5 单总线通信协议中读时隙时序图

如图5所示：主机读1bit数据时，先拉低总线6us~15us，然后释放总线，这时从机如果输出“0”则会拉低总线保持45us；如果输出“1”则从机会释放总系，总线被上拉电阻拉高。主机这时可以采样总线上的电平判断是“0”还是“1”。

八、封装尺寸

九、画PCB图布线注意事项：

（1）灯珠排列正负方向需一致，便于SMT

（2）为提高发光效果，灯条的灯珠在布局时最好要交错排放，如：18W 90颗有两部分 

    3-6-12-24，要把3-6-12 这21颗插到24颗里，剩余3颗靠堵头

（3）采样电阻R6、R7、贴片电容应该靠近IC引脚；C1要远离热源（芯片、灯珠）；

    GND和灯珠线路面积尽量大；在PCB板面积允许下，芯片走线尽量拉宽；

    贴片电阻电容在满足堵头长度时尽量用0805规格

（4）注意PCB的工艺要求，常规为0.3mm线宽线距；线到板边距离0.5mm以上；

（5）PCB板要加测试点和丝印，便于调试测试电压

（6）过CE、安规方案中要注意：

   a)铝板配铝灯壳时：带电部件和邻近金属部件应有足够爬电距离5mm和电气间隙

 3mm; 或者使铝板与铝灯壳绝缘

   b)用塑料灯壳时：只需满足3mm空间间隙

十、PCB板低压测试步骤：

步骤一、测试虚焊

测试LED有没虚焊。单芯LED正常电压为2.8V-3.2V，测试中，每颗灯芯上施加的电压为2.5V避免LED发光过强。以90颗日光灯方案为列，八串灯分别为DOUT(F1~F2~F3~F4~F5~F6), DOUT(1~2)灯芯分别为：3-6-12-3-6-12和24-24。 每个灯芯用2.5V，如：DOUTF1和DOUTF2之间加电压15V，看整个灯串是不是全亮。在没有全亮的情况下，电压调整为5V，依次测试相连的两灯是不是全亮，不亮的灯珠即为虚焊或异常的灯珠。

步骤二、测试二极管压降值

用万用表二极管档确认GND对DOUT（F1～F2～F3～F4～F5～F6），DOUT（1～2）, SDQ, VSENS, FILL,CS2,FOLD,VAC2,RT1,CS1的二极管压降，正常情况下为0.6V。 再测试相邻脚有没连一起，如：DOUTF1和DOUTF2，DOUTF2和DOUTF3等等。

步骤三、测试芯片引脚VD电压

用30V左右的直流电或者交流电给灯条供电，用万用表量测芯片VDD引脚的电压，VDD

正常情况下约为5V。

步骤四、测试芯片电流

用30V左右的直流电给灯条供电，串接万用表量测芯片电流，此电流正常约为300uA。

 

步骤五、测试各LED灯串电压值

各串灯电压建议为： RT与DOUTF1用7.5V，DOUTF1与DOUTF2用15V，DOUTF2与DOUTF3用30V，DOUTF3与DOUT1用60V；

VAC2与DOUTF4用7.5V，DOUTF4与DOUTF5用15V，DOUTF5与DOUTF6用30V，DOUTF6与DOUT2用60V。