东芝半导体LED照明电路设计方案

随着技术的进步，LED照明产品在发光效率、寿命、稳定性等方面的性能不断提升，并能更好地满足用户对产品智能化、个性化的需求。同时在市场产业化和商业化维度来看，LED在工业照明、景观照明、健康照明等细分市场不断地拓展和延伸，未来发展的前景十分广阔。

01.“厉害”的LED照明

需要什么样的电路设计来支撑？

为了能够让LED照明产品具备更好的性能，其电路设计也需要在多个方面实现能力水平的提升，其中包括：高效率与低功耗，实现更高效的能量转换，减少能源消耗，并提高LED照明设备的使用寿命；稳定的输出电流，驱动芯片的输出电流需要长久恒定，以确保LED稳定发光，亮度不会闪烁；高度集成，电路设计需采用集成度高的芯片和元器件，从而实现产品的小型化；宽电压范围，使LED照明设备能够适应更大范围的输入电压；良好的散热性能，芯片电路一方面需要能够产生更少的热量，另一方面也需要能够快速散热，以提高系统的稳定性。针对这些需求，东芝半导体提供了完备的LED照明电路设计架构和解决方案。

02.LED照明电路设计如何实现？

图1：东芝半导体LED照明电路设计整体架构

高效率、低功耗和小型化等要求，对于LED照明的电路设计考虑非常重要。东芝半导体在电路设计整体框架（图1）中，包含了PFC控制器、DC-DC转换、LED驱动器、MCU、Wi-Fi、红外接收器、开关、人体传感器、环境光传感器等模块和多个具备低导通电阻和高效散热能力的MOSFET器件，以及对电路设计中的各种配置方式。

图2：电源单元中有源型PFC电路设计示例

在电源单元部分，由于MOSFET器件适用于高效的电源开关，因此其更适合有源型PFC电路设计（图2）。由于晶体管输出光耦合器具有高电流传输比和高温下可运转的能力，所以将其用于电路中的信号隔离。东芝半导体所采用的MCU可以用于进行PFC的控制，该MCU具有内置的传感模拟接口和低功耗水平，并且支持充分的软件开发可延展性。

图3：电源单元中DC-DC转换电路的反激式设计

图4：电源单元中DC-DC转换电路的正激式设计

在电源单元的DC-DC转换器电路中，可根据系统所需，采用反激式（图3）或正激式（图4）设计方式。在这个部分里，利用MOSFET器件优异的低导通电阻和高效率散热能力，一方面可以产生更低的热量，一方面可以实现低功耗水平。除此之外，在电路中采用的器件和芯片由于更小体积的封装技术，从而实现了电路板占用面积的减少，这有利于让LED照明设备更加小型化。

图5：使用MOSFET作为低边开关的LED驱动电路

图6：用运算放大器放大人体传感器信号电路示例

图7：用运算放大器放大环境光传感器信号电路示例

在LED照明电路的传感器信号输入单元部分（图6和图7分别对应人体传感器和环境光传感器）中，具有优异PSRR电源抑制比能力的LDO低压差稳压器，能够抑制电源变化对输出信号的影响，因此LDO对于传感器电路性能而言十分重要。同时，在这部分电路中，使用小型表面贴装式的LDO，会使电源处于低噪声水平，从而让运算放大器能够在低电流消耗或低噪声环境下，对检测到的微弱有用信号（weak signal）进行放大。

03.LED照明电路设计实力体现

综上所述，东芝半导体的LED照明电路设计凭借在高效率、低功耗、长寿命、优异散热性能、小型化、碳化硅先进材料应用等多方面的创新和领先优势，使客户的LED照明产品在市场上更具竞争力和发展潜力。

关于东芝电子元件及存储装置株式会社

东芝电子元件及存储装置株式会社是先进的半导体和存储解决方案的领先供应商，公司累积了半个多世纪的经验和创新，为客户和合作伙伴提供分立半导体、系统LSI和HDD领域的杰出解决方案。

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