一 LED基本分類(lèi)與應(yīng)用
●按輸出功率分類(lèi)：
0.4W、1.28W、1.4W、3W、4.2W、5W、8W、10.5W、12W、15W、18W、 20W、23W、25W、30W、45W、60W、100W、120W、150W、200W、300W 等。
●按輸出電壓分類(lèi)：
DC4V、6V、9V、12V、18V、24V、36V、42V、48V、54V、63V、81V、105V、135V等。
●按外形結(jié)構(gòu)分類(lèi)：
PCBA裸板和有外殼的兩種。
●按安全結(jié)構(gòu)分類(lèi)：
隔離和非隔離的兩種。
●按功率因數(shù)分類(lèi)：
帶功率因數(shù)校正和不帶功率因數(shù)。
●按防水性能分類(lèi)：
防水和不防水兩種。
●按激勵(lì)方式分類(lèi)：
自激式和它激式。
●按電路拓?fù)浞诸?lèi)：
RCC、Flyback、Forward、Half-Bridge、Full-Bridge、Push-PLL 、LLC等。
●按轉(zhuǎn)換方式分類(lèi)：
AC-DC與DC-DC兩種。
●按輸出性能分類(lèi)：
恒流、恒壓與既恒流又恒壓三種。
LED驅(qū)動(dòng)電源的應(yīng)用
分別用于射燈、櫥柜燈、小夜燈、護(hù)眼燈、LED天花燈、燈杯、埋地?zé)簟⑺谉?、洗墻燈、投光燈?路燈、招牌燈箱、串燈、筒燈、異形燈、星星燈、護(hù)攔燈、彩虹燈、幕墻燈、柔性燈、條燈、帶燈、 食人魚(yú)燈、日光燈、高桿燈、橋梁燈、礦燈、手電筒、應(yīng)急燈、臺(tái)燈、燈飾、交通燈、節(jié)能燈、汽車(chē)尾燈、草坪燈、彩燈、水晶燈、 格柵燈、遂道燈等。
二、LED驅(qū)動(dòng)電源的重要性
接觸過(guò)LED的人都知道：由于LED正向伏安特性非常陡 圖1.1(正向動(dòng)態(tài)電阻非常小)，要給LED正常供電就比較困難。不能像普通白熾燈一樣，直接用電壓源供電，否則電壓波動(dòng)稍增，電流就會(huì)增大到將LED燒毀的程度。為了穩(wěn)定LED的工作電流，保證LED能正?？煽康毓ぷ鳎哂?rdquo;鎮(zhèn)流功能”的各種各樣的LED驅(qū)動(dòng)電路就應(yīng)運(yùn)而生。最簡(jiǎn)單的是串聯(lián)一只鎮(zhèn)流電阻，而比較復(fù)雜的是用許多電子元件構(gòu)成的“恒流驅(qū)動(dòng)器”。
三、LED驅(qū)動(dòng)的技術(shù)方案
一 鎮(zhèn)流電阻方案
此方案的原理電路圖見(jiàn)圖1。這是一種極其簡(jiǎn)單，自L(fǎng)ED面世以來(lái)至今還一直在用的經(jīng)典電路。
LED工作電流I按下式計(jì)算：
I與鎮(zhèn)流電阻R成反比;當(dāng)電源電壓U上升時(shí)，R能限制I的過(guò)量增長(zhǎng)，使I不超出LED的允許范圍。
此電路的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單，成本低;缺點(diǎn)是電流穩(wěn)定度不高;電阻發(fā)熱消耗功率，導(dǎo)致用電效率低，僅適用于小功率LED范圍。
一般資料提供的鎮(zhèn)流電阻R的計(jì)算公式是：
按此公式計(jì)算出的R值僅滿(mǎn)足了一個(gè)條件：工作電流I 。而對(duì)驅(qū)動(dòng)電路另兩個(gè)重要的性能指標(biāo)：電流穩(wěn)定度和用電效率，則全然沒(méi)有顧及。因此用它設(shè)計(jì)出的電路，性能沒(méi)有保證。
二 鎮(zhèn)流電容方案
電路的工作是基于在交流電路中，電容存在容抗XC也有”鎮(zhèn)流作用”的原理。另外電容消耗無(wú)功功率，不發(fā)熱;而電阻則消耗有功功率，會(huì)轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉，所以鎮(zhèn)流電容比鎮(zhèn)流電阻，能節(jié)省一部分電能，并能設(shè)計(jì)成將LED燈直接接到市電～220V上，使用更為方便。
此方案的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單，成本低，供電方便;缺點(diǎn)是電流穩(wěn)定度不高，效率也不高。僅適用于小功率LED范圍。當(dāng)LED的數(shù)量較多，串聯(lián)后LED支路電壓較高的場(chǎng)合更為適用。
三 線(xiàn)性恒流驅(qū)動(dòng)電路
上面已經(jīng)提到電阻、電容鎮(zhèn)流電路的缺點(diǎn)是電流穩(wěn)定度低(△I/I達(dá)±20～50%)，用電效率也低(約50～70%)，僅適用于小功率LED燈。
為滿(mǎn)足中、大功率LED燈的供電需要，利用電子技術(shù)常見(jiàn)的電流負(fù)反饋原理，設(shè)計(jì)出恒流驅(qū)動(dòng)電路。和直流恒壓電源一樣，按其調(diào)整管是工作在線(xiàn)性，還是開(kāi)關(guān)狀態(tài)，恒流驅(qū)動(dòng)電路也分成兩類(lèi)：線(xiàn)性恒流驅(qū)動(dòng)電路和開(kāi)關(guān)恒流驅(qū)動(dòng)電路。
圖4是最簡(jiǎn)單的兩端線(xiàn)性恒流驅(qū)動(dòng)電路。它借用三端集成穩(wěn)壓器LM337組成恒流電路，外圍僅用兩個(gè)元件：電流取樣電阻R和抗干擾消振電容C
四 開(kāi)關(guān)電源驅(qū)動(dòng)電路
上述線(xiàn)性恒流驅(qū)動(dòng)電路雖具有電路簡(jiǎn)單、元件少、成本低、恒流精度高、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，但使用中也發(fā)現(xiàn)幾點(diǎn)不足：
a、調(diào)整管工作在線(xiàn)性狀態(tài)，工作時(shí)功耗高發(fā)熱大(特別是工作壓差過(guò)大時(shí))，不僅要求較大尺寸的散熱器，而且降低了用電效率。
b、電源電壓要求按公式(13)與LED工作電壓嚴(yán)格匹配，不允許大范圍改變。也就是說(shuō)它對(duì)電源電壓及LED負(fù)載變化的適應(yīng)性差。
c、它僅能工作在降壓狀態(tài)，不能工作在升壓狀態(tài)。即電源電壓必須高于LED工作電壓。
d、供電不太方便，一般要配開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源，不能直接用～220V供電。
輸入整流:將正負(fù)變化的交流電變成單向變化的直流電
濾波:將變化的電壓波形平滑成波動(dòng)較小的直流電壓波形
變壓器:儲(chǔ)存能量,產(chǎn)生需要的輸出電壓.原、副邊隔離。
輸出穩(wěn)壓:穩(wěn)定輸出電壓
取樣反饋:將輸出電壓的變化反映到控制電路,以便采取相應(yīng)的措施保證輸出電壓在規(guī)定的范圍內(nèi)
PWM+開(kāi)關(guān):控制電路,根據(jù)反饋回來(lái)的信號(hào)控制變壓器儲(chǔ)存能量的多少,從而保證輸出的穩(wěn)定
采用開(kāi)關(guān)電源驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn):效率高，一般可以做到80%～90%，輸出電壓、電流穩(wěn)定。輸出紋波小。且這種電路都有完善的保護(hù)措施，屬高可靠性電源。
LED驅(qū)動(dòng)電源主要有恒壓式和恒流式
(1)恒壓式：
a、當(dāng)穩(wěn)壓電路中的各項(xiàng)參數(shù)確定以后，輸出的電壓是固定的，而輸出的電流卻隨著負(fù)載的增減而變化;
b、恒壓電路不怕負(fù)載開(kāi)路，但嚴(yán)禁負(fù)載完全短路。
c、 以穩(wěn)壓驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)LED，每串需要加上合適的電阻方可使每串LED顯示亮度平均;
d、 亮度會(huì)受整流而來(lái)的電壓變化影響。
(2)恒流式：
a、 恒流驅(qū)動(dòng)電路輸出的電流是恒定的，而輸出的直流電壓卻隨著負(fù)載阻值的大小不同在一定范圍內(nèi)變化，負(fù)載阻值小，輸出電壓就低，負(fù)載阻值越大，輸出電壓也就越高;
b、 恒流電路不怕負(fù)載短路，但嚴(yán)禁負(fù)載完全開(kāi)路。
c、 恒流驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)LED是較為理想的，但相對(duì)而言?xún)r(jià)格較高。
d、 應(yīng)注意所使用最大承受電流及電壓值，它限制了LED的使用數(shù)量;
開(kāi)關(guān)恒流驅(qū)動(dòng)電路
恒流源和恒壓源不同之處就是恒流的那部分電路。
恒流部分：它主要由T1、R8、R9、R5組成。三級(jí)管的導(dǎo)通電壓0.7V是已知量。R8阻值也是已知量，當(dāng)電路開(kāi)始工作后，只要R8和流過(guò)R8的電流乘積大于0.7V，三極管開(kāi)始工作,電路就進(jìn)入恒流工作。
四、LED與LED驅(qū)動(dòng)電源的匹配
我們已經(jīng)很清楚的知道LED驅(qū)動(dòng)電源只有兩種方式：
恒流式：電流不變電壓在一定范圍內(nèi)變化(隨負(fù)載變化)
恒壓式：電壓不變電流在一定范圍內(nèi)變化(隨負(fù)載變化)
而LED燈配合的方式有三種：串聯(lián)式， 并聯(lián)式，串并混聯(lián)式。
串聯(lián)式：
要求LED驅(qū)動(dòng)器輸出較高的電壓。當(dāng)LED的一致性差別較大時(shí)，分配在不同的LED兩端電壓不同，通過(guò)每顆LED的電流相同，LED的亮度一致。
當(dāng)某一顆LED品質(zhì)不良短路時(shí)，如果采用穩(wěn)壓式驅(qū)動(dòng)，由于驅(qū)動(dòng)器輸出電壓不變，那么分配在剩余的LED兩端電壓將升高，驅(qū)動(dòng)器輸 出電流將增大，導(dǎo)致容易損壞余下所有LED。如采用恒流式LED驅(qū)動(dòng)，當(dāng)某一顆LED品質(zhì)不良短路時(shí)，由于驅(qū)動(dòng)器輸出電流保持不變，不影響余下所有LED 正常工作。當(dāng)某一顆LED品質(zhì)不良斷開(kāi)后，串聯(lián)在一起的LED將全部不亮。解決的辦法是在每個(gè)LED兩端并聯(lián)一個(gè)齊納管，當(dāng)然齊納管的導(dǎo)通電壓需要比LED的導(dǎo)通電壓高，否則LED就不亮了。
并聯(lián)式：
要求LED驅(qū)動(dòng)器輸出較大的電流，負(fù)載電壓較低。分配在所有LED兩端電壓相同，當(dāng)LED的一致性差別較大時(shí)，而通過(guò)每顆LED的電流不一致，LED的亮度也不同?？商暨x一致性較好的LED，適合用于電源電壓較低的產(chǎn)品。
當(dāng)某一個(gè)顆LED品質(zhì)不良斷開(kāi)時(shí)，如果采用恒壓式LED驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)器輸出電流將減小，而不影響余下所有LED正常工作。如果是采用 恒流式LED驅(qū)動(dòng)，由于驅(qū)動(dòng)器輸出電流保持不變，分配在余下LED電流將增大，導(dǎo)致容易損壞所有LED。解決辦法是盡量多并聯(lián)LED，當(dāng)斷開(kāi)某一顆LED 時(shí)，分配在余下LED電流不大，不至于影響余下LED正常工作。所以功率型LED做并聯(lián)負(fù)載時(shí)，不宜選用恒流式驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)某一顆LED品質(zhì)不良短路時(shí)，那么所有的LED將不亮，但如果并聯(lián)LED數(shù)量較多，通過(guò)短路的LED電流較大，足以將短路的LED燒成斷路。
串并混聯(lián)方式
在需要使用比較多LED的產(chǎn)品中，如果將所有LED串聯(lián)，將需要LED驅(qū)動(dòng)器輸出較高的電壓。如果將所有LED并聯(lián)，則需要LED驅(qū)動(dòng)器輸出較大的電流。 將所有LED串聯(lián)或并聯(lián)，不但限制著LED的使用量，而且并聯(lián)LED負(fù)載電流較大，驅(qū)動(dòng)器的成本也會(huì)大增。解決辦法是采用混聯(lián)方式。串并聯(lián)的LED數(shù)量平均分配，分配在一串LED上的電壓相同，通過(guò)同一串每顆LED上的電流也基本相同，LED亮度一致。同時(shí)通過(guò)每串LED的電流也相近。
當(dāng)某一串聯(lián)LED上有一顆品質(zhì)不良短路時(shí)，不管采用恒壓式驅(qū)動(dòng)還是恒流式驅(qū)動(dòng)，這串LED相當(dāng)于少了一顆LED，通過(guò)這串LED的電流將大增，很容易就會(huì) 損壞這串LED。大電流通過(guò)損壞的這串LED后，由于通過(guò)的電流較大，多表現(xiàn)為斷路。斷開(kāi)一串LED后，如果采用恒壓式驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)器輸出電流將減小，而不 影響余下所有LED正常工作。如果是采用恒流式LED驅(qū)動(dòng)，由于驅(qū)動(dòng)器輸出電流保持不變，分配在余下LED電流將增大，導(dǎo)致容易損壞所有LED。解決辦法是盡量多并聯(lián)LED，當(dāng)斷開(kāi)某一顆LED時(shí)，分配在余下LED電流不大，不至于影響余下LED正常工作。
混聯(lián)方式還有另一種接法，即是將LED平均分配后，分組并聯(lián)，再將每組串聯(lián)一起。
當(dāng)有一顆LED品質(zhì)不良短路時(shí)，不管采用恒壓式驅(qū)動(dòng)還是恒流式驅(qū)動(dòng)，并聯(lián)在這一路的LED將全部不亮，如果是采用恒流式LED驅(qū)動(dòng)，由于驅(qū)動(dòng)器輸出電流保持不變，除了并聯(lián)在短路LED的這一并聯(lián)支路外，其余的LED正常工作。假設(shè)并聯(lián)的LED數(shù)量較多，驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電流較大，通過(guò)這顆短路的LED電流將增大，大電流通過(guò)這顆短路的LED后，很容易就變成斷路。由于并聯(lián)的LED較多，斷開(kāi)一顆LED的這一并聯(lián)支路，平均分配電流不大，依然可以正常工作，哪么 整個(gè)LED燈，僅有一顆LED不亮。
如果采用恒壓式驅(qū)動(dòng)，LED品質(zhì)不良短路瞬間，負(fù)載相當(dāng)少并聯(lián)一路LED，加在其余LED上的電壓增高，驅(qū)動(dòng)器輸出電流將大增，極有可能立刻損壞所有 LED，幸運(yùn)的話(huà)，只將這顆短路的LED燒成斷路，驅(qū)動(dòng)器輸出電流將恢復(fù)正常，由于并聯(lián)的LED較多，斷開(kāi)一顆LED的這一并聯(lián)支路，平均分配電流不大， 依然可以正常工作，哪么整個(gè)LED燈，也僅有一顆LED不亮.
通過(guò)對(duì)以上分析可知，驅(qū)動(dòng)器與負(fù)載LED串并聯(lián)方式搭配選擇是非常重要的，恒流式驅(qū)動(dòng)功率型LED是不適合采用并聯(lián)負(fù)載的，同樣的，恒壓式LED驅(qū)動(dòng)器不適合選用串聯(lián)負(fù)載。
工程中的簡(jiǎn)易計(jì)算方法
例：某電源額定輸出功率為5W電源，輸出電壓12V ，白光LED額定正向電壓3.3V，耗散功率為65mW，可配置多少個(gè)LED?
(1)計(jì)算每條支路的LED個(gè)數(shù)： 3.3V × 3 =9.9V
65mW ÷3.3V =20mA (12V - 9.9V)÷ 20mA = 105Ω
(2)計(jì)算并聯(lián)支路數(shù) ：5W ÷ (65mW × 3 + 20mA × 20mA × 105Ω ) = 21
(3)總共可以接多少個(gè)LED：21 × 3 =63個(gè)(串并混聯(lián))
4:LED驅(qū)動(dòng)電源使用中應(yīng)注意的問(wèn)題
A. LED降額使用。
B. 使用線(xiàn)性恒流驅(qū)動(dòng)器，特別注意其工作壓差。
C. 隔離式開(kāi)關(guān)恒流驅(qū)動(dòng)器次級(jí)輸出電源不宜懸空，負(fù)極應(yīng)接 地。
D. 對(duì)開(kāi)關(guān)恒流驅(qū)動(dòng)器，要嚴(yán)格遵守：先接好LED燈，再接通驅(qū)動(dòng)器電源的操作順序。
我們針對(duì)瞬間電流沖擊問(wèn)題研究了新型的解決方案，在輸出端加入限流電路，主要有兩種實(shí)現(xiàn)方案。
a、串聯(lián)連接方式，將多余部分的能量消耗在限流電路內(nèi)部。通過(guò)將多余的能量堵在負(fù)載之前，保證在連接開(kāi)關(guān)閉合的瞬間流過(guò)LED燈負(fù)載上的電流在LED燈所允許的電流范圍之內(nèi)。
b、并聯(lián)連接方式，同樣也是將多余部分的能量消耗在限流電路內(nèi)部。通過(guò)將多余的能量引到限流電路上，保證流過(guò)LED燈上的電流在LED燈的安全電流范圍之內(nèi)。
串聯(lián)限流電路:配置在高頻濾波電容(C3)和恒流回路之間，在一個(gè)橫向分支上包含一個(gè)NPN型晶體管(Q1)的集電極—發(fā)射極通道和與這個(gè)集電極—發(fā)射極通道串聯(lián)的限流電阻(R1)。集電結(jié)偏置電阻(R5)連接到NPN型晶體管(Q1)的集電極與基極之間。NPN型晶體管(Q2)的基極連接到NPN型晶體管(Q1)的發(fā)射極上，NPN型晶體管(Q2)的集電極與NPN型晶體管(Q1)的基極相連，NPN型晶體管(Q2)的發(fā)射極連接到限流電阻(R1)的一端。同時(shí)該限流電路可以串接在恒流電阻(R2)和限壓回路之間，還可以串接在限壓回路和連接開(kāi)關(guān)(S1)之間，也可以串接在負(fù)載和輸出極地電位之間。
當(dāng)輸出電流低于預(yù)先設(shè)定的限流值時(shí)，限流電阻上的壓降低于0.7V，NPN型晶體管(Q2)處于截止?fàn)顟B(tài)，NPN型晶體管(Q1)處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)。電路正常工作，僅僅只在限流電阻(R1)和NPN型晶體管(Q1)上增加了少量損耗。當(dāng)輸出的電流大于預(yù)先設(shè)定的限流值時(shí)，便會(huì)在限流電阻上產(chǎn)生高于0.7V的壓降，此時(shí)NPN型晶體管(Q2)飽和導(dǎo)通，NPN型晶體管(Q1)發(fā)射極—集電極通道的等效阻值增大，起到限制輸出電流的作用，近而有效的保護(hù)了負(fù)載上短暫的過(guò)流現(xiàn)象。
并聯(lián)限流電路:配置在輸出限壓回路和負(fù)載之間，在一個(gè)縱向分支上并聯(lián)上一個(gè)NPN型晶體管(Q3)的集電極—發(fā)射極通道，NPN型晶體管(Q3)的基極連接到負(fù)載負(fù)電位上，限流電阻(R2)連接到NPN型晶體管(Q3)的發(fā)射極和基極之間。NPN型晶體管(Q3)的集電極—發(fā)射極通道可以電容后的任意一個(gè)縱向分支上。
當(dāng)輸出電流值小于預(yù)先設(shè)定的閾值電流時(shí)，限流電阻(R2)兩端的壓降小于0.7V，NPN型晶體管(Q3)處于截止?fàn)顟B(tài)，電路正常工作;當(dāng)輸出電流值大于預(yù)先設(shè)定的閾值電流時(shí)，限流電阻兩端的壓降大于0.7V，NPN型晶體管(Q3)集電極—發(fā)射極通道變?yōu)榈妥柚担沟么蟛糠值碾娏髁鬟^(guò)NPN型晶體管(Q3)的集電極—發(fā)射極通道上，且以熱能的形式消耗在NPN型晶體管(Q3)的集電結(jié)上，從而有效地保護(hù)了負(fù)載上短暫的過(guò)流現(xiàn)象。
五、LED日光燈電源設(shè)計(jì)心得
非隔離型降壓式電源設(shè)計(jì)方法概論
非隔離降壓型電源是現(xiàn)在普遍使用的電源結(jié)構(gòu)，幾乎占了日光燈電源百分之九十以上。很多人都以為非隔離電源只有降壓型一種，每每一說(shuō)到不隔離，就想到降壓型，就想到說(shuō)對(duì)燈不安全(指電源損壞)。其實(shí)降壓型不只是一種，還有兩種基本結(jié)構(gòu)，即升壓，和升降壓，即BOOST AND BUCK-BOOST，后兩種電源即使損壞。不會(huì)影響到LED的好處。降壓式電源也有其好處，它適合用于220，但不適用于110，因?yàn)?10V本來(lái)電壓就低，一降就更低了，那樣輸出的電流大，電壓低，效率做不太高。 降壓式220V交流，整流濾波后約三百伏，經(jīng)過(guò)降壓電路，一般將電壓降到直流150V左右，這樣即可實(shí)現(xiàn)高壓小電流輸出，效率可以做得較高。一般用MOS 做開(kāi)關(guān)管，做這種規(guī)格的電源，我的經(jīng)驗(yàn)是，可以做到百分之九十那樣差不多，再往上也困難。原因很簡(jiǎn)單，芯片一般自損會(huì)有0.5W到1W，而日光燈管電源不過(guò)就是10W左右。所以不可能再往上走?，F(xiàn)在電源效率這個(gè)東西很虛，很多人都是吹，實(shí)際根本達(dá)不到。
常見(jiàn)有些人說(shuō)什么3W的電源效率做到百分之八十五了，而且還是隔離型的。告訴大家，即便是跳頻模式的，空載功耗最小，也要0.3W，還什么輸出3W低壓，能到百分之八十五，其實(shí)有百分之七十算很好了，反正現(xiàn)在很多人吹牛不打草稿，可以忽悠住外行，不過(guò)現(xiàn)在做LED的懂電源的也不多。
我說(shuō)過(guò)，要效率高，首先就要做非隔離的，然后輸出規(guī)格還要高壓小電流，可以省去功率元件的導(dǎo)通損耗，所以象這種LED電源的主要損耗，一就是芯片自有損耗，這個(gè)損耗一般有零點(diǎn)幾W到一W的樣子，還有一個(gè)就是開(kāi)關(guān)損耗了，用MOS做開(kāi)關(guān)管可以顯著減小這個(gè)損耗，用三極管開(kāi)關(guān)損耗就大很多。所以盡量不要用三極管。還有就是做小電源，最好不要太省，不要用RCC，因?yàn)镽CC電路一般的廠(chǎng)家根本做不好質(zhì)量，其實(shí)現(xiàn)在芯片也便宜，普通的開(kāi)關(guān)電源芯片，集成MOS管的，最多不過(guò)兩元錢(qián)，沒(méi)必要省那么一點(diǎn)點(diǎn)，RCC只省點(diǎn)材料費(fèi)，實(shí)際上加工返修等費(fèi)用更高，到頭到反而得不償失的那樣。
降壓式電源的基本結(jié)構(gòu)就是將電感和負(fù)載串入300V高壓中，開(kāi)關(guān)管開(kāi)關(guān)的時(shí)候，負(fù)載即實(shí)現(xiàn)了低于300V的電壓，具體的電路很多，網(wǎng)上也很多，我也不畫(huà)圖再說(shuō)了?，F(xiàn)在9910，還有一般的市場(chǎng)上的恒流IC基本都是用這種電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。但這種電路就是開(kāi)關(guān)管擊穿的時(shí)候，整個(gè)LED燈板就玩完，這應(yīng)該算是最不好的地方了。因?yàn)楫?dāng)開(kāi)關(guān)管擊穿的時(shí)候，整個(gè)300V的電壓就加在燈板上，本來(lái)燈板只能承受一百多伏電壓，現(xiàn)在成了三百伏了，這種情況一發(fā)生。LED肯定要燒掉。所以很多人說(shuō)非隔離的不安全，其實(shí)就是說(shuō)降壓的，只是因?yàn)橐话惴歉綦x的絕大多數(shù)是降壓的，所以認(rèn)為非隔離的損壞一定要壞 LED。其實(shí)另外兩種基本的非隔離結(jié)構(gòu)，電源損壞，不會(huì)影響LED的。
降壓式電源要設(shè)計(jì)成高壓小電流，效率才能高，細(xì)說(shuō)一下，為什么?因?yàn)楦邏盒‰娏鳎梢宰岄_(kāi)關(guān)管電流的脈寬大一些，這樣峰值電流就小一些，還有就是，對(duì)電感的損耗也小一些，通過(guò)電路結(jié)構(gòu)就可以知道，電路不方便畫(huà)，具體也難以再敘述下去了。就隨便總結(jié)一下，降壓電源的好處是，適合于220高壓輸入使用，以使得功率器件承受的電壓應(yīng)力小，適合做大電流輸出，比如做100MA電流，比后兩種方式來(lái)的輕松，效率要高。效率算比較高的，對(duì)電感的損耗較小，但對(duì)開(kāi)關(guān)管損耗大一些，因?yàn)樗薪?jīng)過(guò)負(fù)載的功率必須要經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)管傳輸，但輸出的功率，只有一部分經(jīng)過(guò)電感，如300V輸入，120V輸出的降壓型電源，只有 180V的部分要經(jīng)過(guò)電感，120V的部分是直接導(dǎo)通進(jìn)入負(fù)載的，所以說(shuō)對(duì)電感損耗比較小，但輸出的功率，全部要經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)管轉(zhuǎn)化。
分解兩種恒流控制方式
下面要說(shuō)的是，兩種恒流控制模式的開(kāi)關(guān)電源，從而產(chǎn)生兩種做法。這兩種做法，無(wú)論是原理，還是器件應(yīng)用，還是性能差別，相當(dāng)都較大。
首先說(shuō)原理。第一種以現(xiàn)在恒流型LED專(zhuān)用IC為代表，主要如9910系列，AMC7150，凡是現(xiàn)在打LED恒流驅(qū)動(dòng)IC的牌子基本都是這種，且叫他恒流IC型的吧。但我認(rèn)為這種所謂恒流IC做恒流，效果卻不怎么好。其控制原理相對(duì)來(lái)說(shuō)較簡(jiǎn)單，就是在電源工作的原邊回路，設(shè)定一個(gè)電流閥值，當(dāng)原邊MOS導(dǎo)通，此時(shí)電感的電流是線(xiàn)性上升的，當(dāng)上升到一定值的時(shí)候，達(dá)到這個(gè)閥值，就關(guān)斷電流，下一周期再由觸發(fā)電路觸發(fā)導(dǎo)通。其實(shí)此種恒流應(yīng)該是一種限流，我們知道，當(dāng)電感量不同的時(shí)候，原邊電流的形狀是不同的，雖然有相同的峰值，但電流平均值不同。因此，象這種電源一般就是批量生產(chǎn)時(shí)，恒流大小的一致性不太好控制。還有就是此種電源有一個(gè)特點(diǎn)，一般是輸出電流是梯形的，即波動(dòng)式電流，輸出一般是不用電解平滑的，這也是一個(gè)問(wèn)題，如果電流峰值過(guò)大，會(huì)對(duì)LED產(chǎn)生影響。如果電源的輸出級(jí)沒(méi)有并電解來(lái)平滑電流的那種電源，基本上都屬此類(lèi)。即判斷是否是這種控制方式，就看其輸出有沒(méi)有并上電解濾波了。這種恒流我原來(lái)一直叫其為假恒流，因?yàn)槠浔举|(zhì)就是一種限流，并不是經(jīng)過(guò)運(yùn)放比較，而得到的恒流值。
第二種恒流方式，應(yīng)該可以叫做開(kāi)關(guān)電源式的。這種控制方式和開(kāi)關(guān)電源的恒壓控制方式相似。大家都知道用TL431做恒壓吧，因?yàn)槠鋬?nèi)部有一個(gè)2.5伏的基準(zhǔn)，然后用電阻分壓方式。當(dāng)輸出電壓高一點(diǎn)的時(shí)候，或低一點(diǎn)的時(shí)候，就產(chǎn)生一個(gè)比較電壓，經(jīng)過(guò)放大，去控制PWM信號(hào)，所以此種控制方式可以很精確的控制電壓。這種控制方式，需要一個(gè)基準(zhǔn)，還需要一只運(yùn)放，如果基準(zhǔn)夠準(zhǔn)，運(yùn)放放大倍數(shù)夠大，那么就定的很準(zhǔn)。同樣的，做恒流，就是需要一個(gè)恒流基準(zhǔn)，一個(gè)運(yùn)放，用電阻過(guò)流檢測(cè)，作為信號(hào)，然后用這個(gè)信號(hào)放大，去控制PWM，可惜現(xiàn)在就是不太好找到很準(zhǔn)的基準(zhǔn)信號(hào)，常用的有三極管，這個(gè)做基準(zhǔn)溫漂大，還有就是可以拿二極管約1V的導(dǎo)通值做基準(zhǔn)，這樣的也可以，可都不高，最好的是用運(yùn)放加TL431當(dāng)基準(zhǔn)，但電路復(fù)雜。但這樣做的恒流電源，恒流精確度還是好控制的多。而這種模式控制的恒流，其輸出一定得加電解濾波，所以輸出電源是平滑直流，不是脈動(dòng)的，脈動(dòng)的話(huà)就沒(méi)法取樣了。所以要判定是哪種只要看其輸出是否有電解就行了。
兩種恒流控制模式?jīng)Q定了使用兩類(lèi)不同的器件，一是從而決定了兩種電路器件使用不同，性能的不同，成本亦不同。以9910系列為代表的恒流型控制IC 做的LED電源，實(shí)際是限流，控制較簡(jiǎn)單，嚴(yán)格的說(shuō)起來(lái)，其不屬于開(kāi)關(guān)電源控制的主流模式，開(kāi)關(guān)電源控制的主流模式是一定要有基準(zhǔn)和運(yùn)放的。但這種IC出來(lái)就只能用于LED，很難用于其它的東西，只是因?yàn)長(zhǎng)ED對(duì)紋波要求極低。但因?yàn)槭侵挥糜贚ED，所以現(xiàn)在價(jià)格較高?；揪褪鞘褂?910加MOS管制作，輸出無(wú)電解，一般我看很多人就是用工字電感做功率轉(zhuǎn)換電感的。這種電源，一般廠(chǎng)家的芯片資料上有出圖，基本都是降壓式。我也不多說(shuō)了，精于此道的人比我多的多。
二是以我為代表的，即是開(kāi)關(guān)電源控制模式的恒流驅(qū)動(dòng)器。這種，就是以普通的開(kāi)關(guān)電源芯片為核心轉(zhuǎn)換器件，這種芯片很多，如PI的TNY系列，TOP系列，ST的VIPER12，VIPER22，仙童的 FSD200等，甚至只用三極管或是MOS管的RCC等，都可以做。好處是成本低，可靠性也不錯(cuò)。因?yàn)槠胀ǖ拈_(kāi)關(guān)電源芯片不但價(jià)格好，而且都是經(jīng)過(guò)大量使用的經(jīng)典產(chǎn)品。象這種IC其實(shí)一般集成了MOS管，比9910外加MOS方便，但控制方式復(fù)雜一些，需要外加恒流控制器件，可以用三極管，或是運(yùn)放。磁性元件可以用工字電感，亦可用帶氣隙的高頻變壓器。
關(guān)于此種電源的要求和電路結(jié)構(gòu)的問(wèn)題
我的看法是，因?yàn)殡娫匆獌?nèi)置在燈里，而發(fā)熱是LED光衰最大的殺手，所以發(fā)熱一定要小，就是效率一定得高。當(dāng)然得有高效率的電源。對(duì)于T8一米二長(zhǎng)的那種燈，最好是不要用一支電源，而是用二支，兩端各一只，將熱量分散。從而不使熱量集中在一個(gè)地方。
電源的效率主要取決于電路的結(jié)構(gòu)和所用的器件。先說(shuō)電路結(jié)構(gòu)，有些人還說(shuō)要隔離電源，我想絕對(duì)是沒(méi)必要的，因?yàn)檫@種東西本來(lái)就是置于燈體內(nèi)部，人根本摸不到。沒(méi)必要隔離，因?yàn)楦綦x電源的效率比不隔離效率要低，第二是，最好輸出要高電壓小電流，這樣的電源才能把效率做高。現(xiàn)在普遍用到的是，BUCK電路，即降壓式電路。最好是把輸出電壓做到一百伏以上，電流定在100MA上那樣，如驅(qū)動(dòng)一百二十只，最好是三串，每串四十只，電壓就是一百三十伏，電流 60MA。
這種電源用的很多，本人只是認(rèn)為有一點(diǎn)不好，如果開(kāi)關(guān)管失控通咱，LED會(huì)玩完。現(xiàn)在LED這么貴。我比較看好升壓式電路，此種電路的好處，我反復(fù)的說(shuō)過(guò)，一是效率較降壓式的高些，二是電源壞了，LED燈不會(huì)壞。這樣能確保萬(wàn)無(wú)一失，如果燒壞一個(gè)電源，只是損失幾塊錢(qián)，燒一個(gè)LED日光燈，就會(huì)賠掉上百元的成本。所以我一直首推還是升壓式的電源。
還有就是，升壓式電路，很容易把PF值作高，降壓式的就麻煩一些。我絕對(duì)升壓式電路用于LED日光燈的好處還是有壓倒性的強(qiáng)于降壓式的。只是有一年缺點(diǎn)，就是在220V市電輸入情況下，負(fù)載范圍比較窄，一般只能適用于100至140個(gè)一串或兩串LED，對(duì)于少于此數(shù)的，或是夾在中間的，卻用起來(lái)不方便。不過(guò)現(xiàn)在做LED日光燈的，一般60CM長(zhǎng)那種都是用100至140，一米二的那種，一般就是用二百到二百六那樣，使用起來(lái)還是可以的。所以現(xiàn)在LED日光燈一般使用的是不隔離降壓電路，還有不隔離升壓電路。
我是做開(kāi)關(guān)電源的，原來(lái)做過(guò)適配器，充電器，鐵殼開(kāi)關(guān)電源。后來(lái)做LED電源，最初是做些1W，3W的大功率LED驅(qū)動(dòng)器，但后來(lái)做的少了。原因很簡(jiǎn)單，沒(méi)有市場(chǎng)。我發(fā)現(xiàn)大功率LED恒流電源，只要其功率超過(guò)5W，基本就沒(méi)有市場(chǎng)，只能是打樣。因?yàn)長(zhǎng)ED太貴。這也算給同行做電源的朋友提個(gè)醒，這是我的經(jīng)驗(yàn)之談。
不知有多少人失足于大功率LED，大功率LED雷聲大，雨點(diǎn)小，害的不少在這一塊痛失老本。還是小功率LED市場(chǎng)好一點(diǎn)。不過(guò)也不行，現(xiàn)在小功率LED驅(qū)動(dòng)器，被阻容降壓電源占去大部分江山。恒流形的開(kāi)關(guān)電源驅(qū)動(dòng)小功率LED，好是好，就是很多人接受不了其成本。
我愛(ài)用變壓器，因?yàn)殡姼械某杀倦m然很低，但我覺(jué)得其帶負(fù)載能力不行，再者調(diào)節(jié)感量也不靈活。所以我覺(jué)得比較好的器件選擇是，普通的集成MOS的開(kāi)關(guān)電源芯片加高頻變壓器，從性能，成本上，都是最理想的選擇，不需要去用什么恒流IC，那種東西，又不好用，又貴。
可靠性，恒流精度都很好，價(jià)格才五元錢(qián)，但不少人還是嫌貴，因?yàn)樗麄兡盟鸵辉X(qián)的阻容降壓電源去比較，當(dāng)然這二者根本沒(méi)法比。我做的開(kāi)關(guān)電源里面，有一個(gè)集成MOS的開(kāi)關(guān)電源芯片，還有一個(gè)變壓器。這二者的成本就是放在那里的，當(dāng)然性能也是放在那里的。但我相信，最終小功率 LED恒流驅(qū)動(dòng)器會(huì)將阻容降壓電源淘汰掉。因?yàn)橄M(fèi)者會(huì)慢慢趨于理性，一個(gè)阻容降壓電源做出來(lái)的燈具，幾乎是沒(méi)有什么實(shí)用價(jià)值的，只能當(dāng)個(gè)擺設(shè)和玩具，如果LED真的進(jìn)入了通用照明領(lǐng)域，阻容降壓電源根本無(wú)法勝任。我可以料到將來(lái)的情況會(huì)是，隨著LED性能的提高，價(jià)格的降低，電源成本也將會(huì)成為L(zhǎng)ED燈具成本的相當(dāng)重要的一部分。真正的燈具，阻容降壓根本不能勝任。阻容降壓電源大行其道，只是一個(gè)過(guò)渡，最終還是恒流型電源為正宗。
我目前還是看好小功率的LED燈具。小功率LED燈，目前主要是光衰太大，價(jià)格也不夠理想。但現(xiàn)在用于普通照明還是比大功率有優(yōu)勢(shì)。我認(rèn)為小功率LED燈具進(jìn)入通用照明領(lǐng)域，和節(jié)能燈一較高下，會(huì)是五年之內(nèi)的事。而大功率LED進(jìn)入通用照明，則肯定是五年以外的事。所以現(xiàn)在我專(zhuān)注于小功率LED的研發(fā)和制作。我注意到現(xiàn)在小功率LED應(yīng)用于通用照明的燈具主要有LED臺(tái)燈，LED蜂窩燈，還有LED日光燈。尤其是LED日光燈，從07年下半年開(kāi)始，很多人開(kāi)始研發(fā)，可以說(shuō)熱的不得了?；旧犀F(xiàn)在找我的人里十個(gè)有八個(gè)都是做這個(gè)的，所以我也做就開(kāi)始做LED日光燈的電源，做了一段時(shí)間，所以在此說(shuō)一下這種電源的研發(fā)和制作的大致方法和原則。以上算是個(gè)人所體會(huì)到的吧。
最后說(shuō)一下，區(qū)別這兩種電源，一個(gè)最重要的方法，就是看其輸出是否有電解電容作濾波。
關(guān)于供電問(wèn)題——不管是做限流型恒流控制的電源，還是運(yùn)放控制的恒流電源，都要解決供電問(wèn)題。即開(kāi)關(guān)電源芯片工作 的時(shí)候是需要一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的直流電壓為其芯片供電的，芯片的工作電流從一個(gè)MA到幾個(gè)MA不等。有一種象FSD200，NCP1012，和HV9910，此種芯片是高壓自饋電的，用起來(lái)是方便，但高壓饋電，造成IC熱量的上升，因?yàn)镮C要承受約300V的直流電，只要稍有一點(diǎn)電流，就算一個(gè)MA，也有零點(diǎn)三瓦的損壞耗了。一般LED電源不過(guò)十瓦左右，損失零點(diǎn)幾瓦以下就可以將電源的效率拉下幾個(gè)點(diǎn)。還有就是典型象QX9910。，用電阻下拉取電，這樣，損耗就在電阻上，大約也得損失它零點(diǎn)幾瓦吧。還有就是磁耦合，就是用變壓器，在主功率線(xiàn)圈上加一個(gè)繞組，就象反激電源的輔助繞組一樣，這樣可以避免損掉這零點(diǎn)幾瓦的功率。這也是我為什么不隔離電源還要用變壓器的原因之一，就是為了避免損失那零點(diǎn)幾瓦的功率，將效率提幾個(gè)點(diǎn)。
對(duì)高PF LED日光燈電源，大電流的LED日光燈電源的看法
個(gè)人認(rèn)為這些做法有很多時(shí)候?qū)嵲谑巧岜局鹉┒选，F(xiàn)在先請(qǐng)問(wèn)一下LED相對(duì)于傳統(tǒng)燈具的優(yōu)勢(shì)在哪，第一，節(jié)能，第二長(zhǎng)壽，然后是不怕開(kāi)關(guān)，對(duì)吧。但是現(xiàn)在使用的高PF的方法，均是使用無(wú)源填谷PF電路，由原來(lái)的驅(qū)動(dòng)方式，即48串，6并改為，24串12并，這樣的話(huà)，在220V情況下，效率會(huì)降下五個(gè)百分點(diǎn)左右，于是LED日光燈電源，發(fā)熱量更高了，燈珠也會(huì)受到一點(diǎn)影響。
還有一個(gè)問(wèn)題，就是，24串12并的做法，會(huì)讓LED日光燈燈珠的布線(xiàn)變的很難受，不好布線(xiàn)了。我看，最好的方式還是48串一串方式好，主要是效率高，發(fā)熱小，而且布線(xiàn)容易，不復(fù)雜。
更有甚者，現(xiàn)在還有人提出什么24并，12串，這種方式只適合用于隔離電源，不隔離電源根本不適用。更有些不懂電源常識(shí)的人覺(jué)得自己非隔離電源做到恒流600MA輸出就好牛X了，其實(shí)他都沒(méi)有自己仔細(xì)的放在燈管里試過(guò)，象這種不熱爆了才怪。
所以說(shuō)，現(xiàn)在搞什么低壓大電流做LED日光燈電源，實(shí)是舍本求末的做法。
關(guān)于外形
現(xiàn)在LED日光燈電源，做燈的廠(chǎng)家普遍要求放在燈管內(nèi)，如放T8燈管內(nèi)。很少一部分外置。不知道為什么都要這樣。其實(shí)內(nèi)置電源又難做，性能也不好。但不知道為什么還有這么多人這樣要求?？赡芏际请S風(fēng)倒吧。外置電源應(yīng)該說(shuō)是更科學(xué)，更方便才對(duì)。但我也不得不隨風(fēng)倒，客戶(hù)要什么，我就做什么。但做內(nèi)置電源，有相當(dāng)難度哦。因?yàn)橥庵玫碾娫矗螤罨緵](méi)有要求，想做多大做多大，想做成什么形狀也沒(méi)關(guān)系。內(nèi)置電源，只能做成兩種，一種是用的最多的，就是說(shuō)放在燈板下面，上面放燈板，下面是電源，這樣就要求電源做的很薄，不然裝不進(jìn)。而且這樣只能把元件倒下，電源上的線(xiàn)路也只有加長(zhǎng)。我認(rèn)為這樣不是個(gè)好辦法。不過(guò)大家普遍喜歡這樣搞。我就搞。還有就是用的少一些，放兩端的，即放在燈管兩頭，這樣好做些，成本也低些。我也有做過(guò)，基本就是這兩種內(nèi)置形狀了。
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