非隔離型降壓式電源設(shè)計(jì)方法
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BOOSTANDBUCK-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,空載功耗較小,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,較好不要太省,不要用RCC,因?yàn)镽CC電路一般的廠家根本做不好質(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,較多不過(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。現(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)該算是較不好的地方了。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,可以讓開(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,較好的是用運(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9910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。
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,都是較理想的選擇,不需要去用什么恒流IC,那種東西,又不好用,又貴。 較后說(shuō)一下,區(qū)別這兩種電源,一個(gè)較重要的方法,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PFLED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,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日光燈燈珠的布線變的很難受,不好布線了。我看,較好的方式還是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
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