摘要：XL5003是壹種離線式高壓高效可調光恒流LED驅動器單片IC，基於XL5003的85～265 V通用AC線路輸入的LED驅動電源，可以驅動3～7顆串聯的1 W LED，效率可達80％，並提供軟啟動、LED開路／短路保護及電流限制和熱關閉等功能。
關鍵詞：XL5003；LED驅動器；PFM；可調光；高壓高效；保護

XL5003是壹種高壓600 V、0．5 A開關電流降壓式PFM LED恒流驅動器單片IC。基於XL5003的國際通用AC線路輸入的LED恒流驅動電源，支持線性和PWM調光及無電解電容器解決方案，提供軟啟動、LED開路與短路保護及熱關閉保護，始於用作驅動3～7顆串聯在壹起的1 W LED。

1 XL5003的結構和引腳功能
XL5003采用8引腳SOIC封裝，引腳配置如圖1所示。
XL5003芯片集成了軟啟動電路、0．2 V的參考電壓、VDD欠壓鎖定(UVLO)、誤差放大器(EA)、比較器(COMP)、脈沖頻率調制(PFM)、過電流保護(OCP)比較器、鎖存與柵極驅動器、600 V的DMOS及熱關閉電路等，功能框圖如2所示。
XL5003的各個引腳功能見表1。2 XL5003的功能特點與電氣特性
2．1 功能特點
XL5003是壹種600 V、0．5 A開關電流降壓型PFM LED恒流驅動器單片IC，適合構建85～265 V交流線路輸入的AC／DC開關穩壓器，用來驅動由3～7個1 W的LED組成的LED串，來替代E27、GU10、GU5．3和B22燈座的白熾燈或鹵素燈。
   XL5003支持線性和PWM調光，同時支持無電解電容器解決方案，具有欠壓鎖定、電流限制和熱關閉功能，並內置軟啟動電路，對LED開路和短路提供保護。
2．2 主要電氣特性
XL5003的主要電特性參數見表2。

3 典型應用電路
3．1 不帶或帶電解電容器的應用電路
采用XL5003不帶或帶電解電容器的3～7 WLED驅動器電器如圖3所示。



在圖3中橋式整流器BD1輸出端，連接小電容CinA和CinB或壹個3．3μF的電解電容。DC總線電壓直接加至IC的VIN引腳，同時通過2 MΩ的電阻R1加至IC的VDD引腳。超快速恢復二極管DD和電容C1組成IC的自舉電源。在IC內部的MOSFET導通期間，電流從IC引腳SW流出，經感測電阻RCS、電感器L1通過LED，同時對輸出電容Cout充電；在IC內MOSFET關斷期間，Cout放電，放電電流通過LED。通過LED的電流ILED由電阻RCS設定，其數值為：ILED≈0．22 V／RCS。當選擇RCS=0．68 Ω時，ILED≈324mA。RCS不僅為LED提供恒流、而且還提供LED短路保護。
當不使用電解電容並且選擇CinA=CinB=0．47μF時，在VAC=110 V和VAC=200 V下的輸入功率Pin、功率因數PF、輸出電壓Vout、輸出電流Iout、開關頻率fsw和效率η，見表3。



如果用3．3μF的鋁電解電容器取代CinA和CinB，測試數據見表4。

采用3．3μF的鋁電解電容器Cin後，線路功率因數PF略有降低，其他參數指標變化並不明顯。由於鋁電解電容器的使用壽命遠低於LED的壽命，成為目前LED燈具出現早期失效的重要原因，因此建議低功率LED驅動器盡可能不選用電解電容器作為全橋整流輸出的濾波元件。
3．2 帶無源PFC和線性調光的應用電路
采用XL5003並帶無源PFC和線性調光的3～7 WLED驅動器電路如圖4所示。圖中，電容CinA和CinB及二極管D1A、D1B、D1C組成無源填谷式(ValleyFill)功率因數校正(PFC)電路，穩壓二極管DZ1和電阻R2對LED開路提供保護，可調電阻RW用於LED的線性調光。
在采用傳統橋式整流電解電容濾波電路時，由於只有在AC輸入瞬間電壓幅度高於電解電容上的電壓時，整流二極管才會因正向偏置而導通，整流二極管的實際導通角僅約60°，即在AC電壓的正半周，二極管在60°和120°之間導通，在AC電壓的負半周，二極管在240°與300°之間導通，致使AC輸入電流呈高幅度的尖峰脈沖，諧振含量很高，線路功率因數僅為0．5～0．6。
采用無源填谷式PFC電路後，在AC輸入電壓的正半周的30°時，IC引腳VIN上的電壓VIN恰為AC峰值電壓VAC(PK)的壹半，即VIN=VAC(PK)·sin30°=0．5VAC(PK)，此時電流通過二極管D1B對電容CinA和CinB開始充電，同時流入IC引腳VIN對負載供電。當VIN達到VAC(PK)之後，D1B截止，停止對CinA和CinB充電。在150°時，VIN=0．5VAC(PK)，D1A和D1C導通，CinA和CinB放電。在此情況下，橋式整流二極管的導通角為120°(從30°到150°)，比使用電解電容時增加了60°。同理，在AC線路的負半周，橋式整流二極管導通角也為120°(從210°到330°)，比使用電解電容時也增加了60°，起到對AC輸入電流波形的填谷作用，將線路功率因數提高到(0．85～0．90)。
當去掉調光電阻RW不考慮調光情況時，帶無源PFC的LED驅動器測試數據見表5。

4 結束語
XL5003集成了為恒流驅動LED所需要的控制電路和壹個600 V、0．5 A的VDMOS，僅需外加少量的元器件，即可構建85～265 V交流通用輸入的AC／DC高效開關穩壓器，用來驅動3～7 W的LED串，LED電流利用壹個電流感測電阻設定。基於XL5003的PFM LED恒流驅動器，支持無電解電容器解決方案和線性或PWM調光，並適於采用無源PFC電路，而且還提供軟啟動、電流限制以及LED開路／短路保護及芯片熱關閉保護。與XL5003同系列的器件還有xL5004。