使用BP2606CA和BP3337DA电源芯片实现隔离无频闪非隔离电源的方案

　　在当今高效节能照明需求日益增长的背景下，设计一款性能优异、成本可控的LED驱动电源显得尤为重要。其中，无频闪、高功率因数以及在特定应用中对隔离或非隔离的需求，是衡量电源好坏的关键指标。本文将深入探讨如何利用晶丰明源（BPSemi）的BP2606CA和BP3337DA两款电源管理芯片，巧妙地实现一套既能满足隔离要求，又能提供无频闪输出的LED驱动电源方案。这种复合型设计旨在兼顾不同应用场景的优势，例如在隔离端保证人身安全，而在非隔离端则可实现更高的效率和更紧凑的体积，最终通过巧妙的电路拓扑与器件选型，实现整体无频闪的卓越表现。

　　核心芯片解析与选型理由

　　BP2606CA：隔离型非PFC恒流LED驱动芯片

　　BP2606CA是一款专为隔离型LED照明应用设计的初级侧反馈恒流LED驱动芯片。它集成了多项功能，包括高精度恒流控制、欠压锁定（UVLO）、过压保护（OVP）、短路保护（SCP）以及过温保护（OTP）等，极大地简化了外围电路设计，并提升了系统的可靠性。

　　选型理由： BP2606CA采用原边反馈控制技术，无需光耦和TL431即可实现高精度的恒流输出，这不仅降低了系统成本，还提升了电路的稳定性。其内置的抖频技术有助于优化EMI性能，而多重保护功能则确保了电源在各种异常情况下的安全运行。对于需要隔离的应用场景，如LED筒灯、面板灯等，BP2606CA能够提供可靠的电气隔离，满足安全规范要求。此外，其优异的恒流精度和快速启动特性，使其成为隔离LED驱动的理想选择。

　　关键功能与作用：

　　原边反馈恒流控制： 通过检测初级绕组的电压和电流信息，精确控制输出电流，无需额外的反馈元件，有效降低成本和复杂性。

　　集成高压启动： 芯片内部集成了高压启动电路，可直接从整流后的高压DC母线启动，省去了外部启动电阻，简化了电路并提高了效率。

　　多重保护功能： 包括LED开路保护（OVP）、短路保护（SCP）、过温保护（OTP）和欠压锁定（UVLO），全面保障电源和LED负载的安全。

　　抖频技术： 有效展宽开关频率频谱，降低EMI，帮助电源轻松通过EMC测试。

　　高效率： 优化了开关损耗和传导损耗，在高PF应用中也能保持较高的转换效率。

　　BP3337DA：高精度非隔离降压型LED恒流驱动芯片

　　BP3337DA是一款高精度、低成本的非隔离降压型LED恒流驱动芯片，适用于大功率LED照明应用。该芯片工作在临界导通模式（CRM），具有优异的线性调整率和负载调整率，并支持全电压输入范围。

　　选型理由： BP3337DA同样采用了原边反馈技术，无需环路补偿，简化了设计。其临界导通模式控制策略能够有效降低MOSFET的开关损耗，提升系统效率。更重要的是，BP3337DA通过独特的算法实现了优异的输出电流纹波抑制，结合后级滤波，可有效实现无频闪输出。在非隔离应用中，如LED球泡灯、PAR灯等对成本和体积要求较高的场合，BP3337DA凭借其高集成度、低成本和优异的性能表现，成为极具竞争力的选择。

　　关键功能与作用：

　　非隔离降压拓扑： 采用Buck（降压）拓扑结构，适用于非隔离应用，电路结构简单，成本低廉。

　　高精度恒流： 同样通过原边反馈实现高精度的恒流输出，保证LED灯具亮度一致性。

　　临界导通模式（CRM）： 开关MOSFET在电感电流降至零时导通，可实现谷底开关，有效降低开关损耗，提升效率。

　　内置功率MOSFET： 芯片内部集成高压功率MOSFET，进一步简化了外围电路设计，减小了PCB面积。

　　优秀的电流纹波抑制： 这是实现无频闪的关键。BP3337DA通过其内部精妙的控制算法，能够有效抑制输出电流纹波，即使在非隔离拓扑下也能为实现无频闪提供良好的基础。

　　完善的保护功能： 包括LED开路保护、短路保护、过温保护等，确保系统稳定可靠运行。

　　隔离与非隔离结合的方案设计

　　要实现隔离无频闪非隔离电源的方案，一种创新且实用的方法是结合两种拓扑的优势，即利用隔离电源提供必要的安全隔离，同时通过巧妙的电路设计和器件选择，保证整体方案的无频闪特性，尤其是在非隔离输出端。这里我们构想一个混合方案，或者说，针对不同的应用需求，灵活选择其中一种并优化其无频闪性能。

　　方案一：基于BP2606CA的隔离型无频闪方案

　　在这种方案中，BP2606CA作为核心控制器，实现隔离输出。要达到无频闪，除了BP2606CA自身良好的恒流控制外，关键在于后级的滤波和合适的电解电容选型。

　　电路拓扑： 典型的反激（Flyback）拓扑结构。

　　优选元器件与作用：

　　CS电阻（电流采样电阻）： 例如 0.5Ω ~ 1Ω / 1%精度，0805或1206封装。

　　VCC供电电容： 例如 10μF / 50V电解电容。

　　启动电阻： BP2606CA内置高压启动，外部通常无需额外启动电阻，除非有特殊启动要求。

　　作用： 设置LED输出恒流点，BP2606CA通过检测CS引脚上的电压来控制输出电流。

　　选择原因： 精度要求高（1%或更低）以保证输出电流的准确性。功率需满足芯片功耗要求。

　　作用： 为BP2606CA芯片提供稳定的工作电源。

　　选择原因： 容量适中，能提供足够的能量储备，确保芯片稳定工作。

　　作用： 抑制电源产生的电磁干扰，使其符合EMC标准。

　　选择原因： 共模电感（如：ZMY或Ferrite Core Common Mode Choke）抑制共模噪声；X电容（如：0.1μF/275VAC X2）抑制差模噪声；Y电容（如：1nF/250VAC Y1）连接初次级地，抑制共模噪声并提供安全隔离。具体参数需根据实际EMI测试结果调整。

　　作用： 对次级整流后的脉冲电流进行滤波，大幅降低输出电流纹波，是实现无频闪的关键元件。

　　选择原因： 这是实现无频闪最最关键的元件之一。 容量越大，输出电流纹波越小，频闪越不明显。耐压需高于LED串工作电压的1.5倍以上。选择低ESR（等效串联电阻）和长寿命的电解电容，以保证电源的长期稳定性和可靠性。高品质的电解电容能有效平滑输出电流，消除人眼可察觉的频闪。

　　作用： 对变压器次级输出的脉冲电压进行整流。

　　选择原因： 采用超快速恢复二极管（UF系列或FR系列）可降低开关损耗，提高效率。高耐压（1000V）确保足够的安全裕量。

　　作用： 实现初级和次级之间的电气隔离，并将初级能量传递到次级。

　　选择原因： 关键参数包括匝数比、感量、漏感和绝缘等级。需根据输出电压、电流以及开关频率进行定制设计。优选骨架为EE10、EE13或EF12.6，磁芯材料选择PC40或类似高频低损耗铁氧体。绕组应采用多层绝缘线或加强绝缘设计，确保符合安规标准（如IEC 61347）。

　　作用： 对整流后的脉动直流电压进行滤波，降低纹波，为反激变换器提供相对稳定的直流输入电压，同时影响功率因数（PF）和总谐波失真（THD）。

　　选择原因： 容量越大，输入纹波越小，PF越高，但成本和体积也越大。需根据目标PF和THD要求进行权衡。选择可靠品牌确保ESR和寿命。

　　作用： 将交流市电整流为脉动直流。

　　选择原因： 1A的电流能力足以满足小功率LED驱动需求，1000V的反向耐压保证了在220V交流输入下的可靠性。封装小巧，成本低。

　　整流桥堆（Bridge Rectifier）： 例如 MB10F (1A, 1000V) 或 DB107 (1A, 1000V)。

　　高压电解电容（Bulk Capacitor）： 例如 4.7μF ~ 10μF / 400V，品牌如 Samwha (三和)、Teapo (智宝) 或 Rubycon (红宝石)。

　　变压器（Transformer）： 隔离电源的核心，决定了隔离性能和能量传输效率。

　　次级整流二极管（Secondary Rectifier Diode）： 例如 UF4007 (1A, 1000V) 或 FR107 (1A, 1000V)。

　　输出电解电容（Output Capacitor）： 例如 220μF ~ 470μF / 35V (根据LED灯串电压选择耐压)，品牌如 Samwha、Teapo 或 NCC (日本化工)。

　　EMI滤波器（EMI Filter Components）： 共模电感、X电容、Y电容等。

　　BP2606CA外部电阻电容网络：

　　方案二：基于BP3337DA的非隔离型无频闪方案

　　BP3337DA本身对电流纹波抑制有优化，但在非隔离方案中，要实现真正的无频闪，仍需在输出端进行额外处理。

　　电路拓扑： 典型的降压（Buck）拓扑结构。

　　优选元器件与作用：

　　CS电阻（电流采样电阻）： 同方案一，0.5Ω ~ 1Ω / 1%精度。

　　VCC供电电容： 同方案一，10μF / 50V电解电容。

　　作用： 在非隔离方案中，这是实现无频闪的关键所在。 对输出电流进行大幅滤波，确保电流纹波极小。

　　选择原因： 相比隔离方案，非隔离方案的输出纹波更容易受到输入端的影响。因此，需要更大的输出电容来平滑电流。选择低ESR、长寿命、高纹波电流能力的电解电容至关重要。必要时，可考虑并联多个电容以降低等效ESR，或采用固态电容以获得更优的性能和寿命。

　　作用： 在MOSFET关断时，为电感电流提供通路，保证能量持续传递到负载。

　　选择原因： 肖特基二极管具有低正向压降和快速恢复时间，能有效提高效率。耐压需高于最大输出电压，电流能力需大于最大输出电流。

　　作用： 储能和滤波，是降压转换器核心元件。

　　选择原因： 电感量大小影响输出电流纹波和效率。额定电流需大于最大输出电流。低ESR能有效降低损耗，高Q值保证电感性能。

　　整流桥堆（Bridge Rectifier）： 同方案一，MB10F 或 DB107。

　　高压电解电容（Bulk Capacitor）： 同方案一，4.7μF ~ 10μF / 400V。

　　降压电感（Buck Inductor）： 例如 220μH ~ 470μH / 0.5A~1A，选用低ESR、高Q值的工字型电感或一体成型电感。

　　续流二极管（Freewheeling Diode）： 例如 SR260 (2A, 60V) 肖特基二极管 或 MBR2045CT (20A, 45V) (根据输出电压电流选择)。

　　输出电解电容（Output Capacitor）： 例如 470μF ~ 1000μF / 35V (根据LED灯串电压选择耐压)，品牌如 Samwha、Teapo 或 NCC。

　　BP3337DA外部电阻电容网络：

　　无频闪的关键技术与元器件优化

　　无论采用隔离还是非隔离方案，要实现真正的无频闪（通常指在100Hz或120Hz工频下，输出电流纹波深度小于5%甚至更低），以下几个方面至关重要：

　　输出滤波电容的选择： 这是核心中的核心。

　　容量： 在满足成本和体积限制的前提下，尽量选择大容量的输出电解电容。电容容量与纹波电流的乘积决定了纹波电压，而纹波电压直接影响输出电流纹波。

　　ESR（等效串联电阻）： 选择低ESR的电容。ESR会在线路中产生额外的压降，导致纹波增大和损耗增加。低ESR的电容能够更有效地平滑电流。

　　寿命与耐温： 由于电解电容是电源中的薄弱环节，选择长寿命、高耐温（如105℃）的品牌电容，以保证电源的长期可靠性。

　　并联： 在空间允许的情况下，可以考虑并联多个中小容量的低ESR电容，以降低等效ESR，提升滤波效果。

　　电源芯片本身的纹波抑制能力：

　　BP3337DA在内部控制算法上对纹波抑制做了优化，这为其实现无频闪提供了很好的基础。BP2606CA作为隔离芯片，其原边反馈模式对次级纹波也有一定抑制作用。

　　电感的选择（非隔离方案）：

　　电感量： 合适的电感量能有效减小开关电流纹波，从而降低输出电流纹波。

　　饱和电流： 电感的饱和电流必须远大于峰值工作电流，以避免磁饱和导致电感量下降，纹波增大。

　　直流电阻（DCR）： 选择DCR小的电感，可降低传导损耗，提升效率。

　　电路布局与EMI：

　　合理的PCB布局可以降低寄生参数，减少噪声耦合，有助于改善EMI性能，间接提高电源的稳定性。

　　EMI滤波器的选择和布局也直接影响电源的抗干扰能力和对外干扰。

　　高功率因数（PF）和低总谐波失真（THD）：

　　BP2606CA和BP3337DA通过各自的控制方式（如CRM模式）在一定程度上提升了PF。为了进一步优化PF和THD，尤其是对于非隔离方案，可能需要考虑加入额外的PFC级，但这会增加成本和复杂度。对于普通无频闪应用，芯片自带的PF优化通常已经足够。

　　总结

　　结合BP2606CA和BP3337DA芯片，我们可以构建出满足不同需求的LED驱动电源方案。BP2606CA适用于需要安全隔离的场合，通过优化输出滤波电容实现无频闪；BP3337DA则专注于非隔离降压应用，凭借其内置的纹波抑制优化和外部大容量输出电容，同样能够提供卓越的无频闪效果。在元器件选择上，始终围绕“可靠性、效率和无频闪”这三大核心目标。尤其是输出滤波电容，其容量、ESR和寿命直接决定了频闪抑制效果和电源的长期稳定性，因此在选型时务必优先考虑高品质产品。 通过精心设计和选择合适的元器件，我们可以确保最终的LED驱动电源在满足安全要求的同时，提供人眼无法察觉的舒适照明，极大地提升用户体验。