理论教育 LED驱动电源的分类解析

LED驱动电源的分类解析

时间:2023-06-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:表8-10LED驱动主要模式比较RC阻容降压驱动电源由于本身功耗较大和不安全、不恒流诸多不良因素,已在淘汰之中。因此,采用应用线路简洁的非隔离式开关恒流驱动电源已经成为通用平价LED照明光源和灯具的主流方案。从伏安特性曲线可看出,在LED变化时,微量的电压值变化都会引起正向电流很大的变化。另外,LED电流的增加也会引起热量的增加,引起LED灯具光学性能的变化,导致寿命极度缩短。因此,LED电源通常采用的都是恒流源。

LED驱动电源的分类解析

1)按电路拓扑结构不同分类

LED驱动可分为RC阻容降压驱动、开关恒流驱动和高压线性恒流驱动等几种模式(见表8-10)[109]

表8-10 LED驱动主要模式比较

RC阻容降压驱动电源由于本身功耗较大和不安全、不恒流诸多不良因素,已在淘汰之中。

开关恒流驱动电源主要可以分为隔离式和非隔离式两大类。隔离式开关恒流驱动电源一般采用变压器光耦、隔离电容等将电源的原副边电气信号全部隔离开,而非隔离式开关恒流驱动电源的原副边是共地的。

(1)隔离式开关恒流驱动电源

隔离式开关恒流驱动电源在电气安全上较非隔离式有着显著的优势,在使用铝散热器为外壳的LED灯具中,成为必选驱动方式。因使用变压器,隔离式开关电源总体效率一般在70%~88%,功率因数小于0.9。随芯片技术的发展,开关恒流驱动电源芯片功率因数(Power Factor,PF)PF>0.9。实现原边反馈,去掉辅助绕组技术,改变芯片对变压器要求的宽容度,改变芯片内部算法设计从而只关注匝数比等技术,有效降低了开关电源的成本。启用芯片内快速启动设计技术,实现了LED开灯即亮的要求。总之,使新一代芯片功能不断增加,制造成本不断下降,更具市场竞争力。(www.daowen.com)

(2)非隔离式开关恒流驱动电源

非隔离式开关恒流驱动电源恒流精度可达3%~5%,功率因数大于0.9,电源效率大于90%。非隔离式开关恒流驱动电源芯片的设计经高度集成化。如宽电压输入高精度恒流输出、过流和过压保护、LED短路和开路保护、CS(电流采样)电阻短路保护、芯片供电欠压保护等必需的功能已集成在单级芯片之中,功率输出的MOS管和恒流控制也都集成在一个芯片上。非隔离式开关恒流驱动芯片的设计一直在不断创新和改良之中,因而不但增强老客户凝聚力,还吸引新客户。随着薄型塑包铝散热器技术和HVLEDs技术的兴起,解决了交流市电高压电泄漏对人体的安全问题。因此,采用应用线路简洁的非隔离式开关恒流驱动电源已经成为通用平价LED照明光源和灯具的主流方案。

(3)高压线性恒流驱动电源

LED照明灯具的驱动电源追求高功率因数和低总谐波失真(Total Harmonic Distortion,THD),既是客户的希望,也是电力系统的要求。LED光源和灯具的电源引入高压线性恒流驱动新一代电源技术,无电源的开关变换频率,因而也就无本身的开关频率残余,纹波也将大大降低;应用电路无变压器等磁性器件和电解电容器,线性电源的PF因数提高,THD因数下降。高压线性恒流驱动芯片大多是采用分段点亮的技术来驱动HVLED发光。目前,分段的方法有1段、3段、4段、6段等数种。分段越多,电源工作效率越高,但是连接到HVLED的控制线也增加。目前高压线性恒流驱动电源的输入电压范围较窄,只能适合定压输入,它的脉动直流输出还有寄生的工频及其倍频的残余,导致其制成LED照明灯后还有些许频闪。高压线性驱动芯片经过几代的改进设计,现在已经从当初的模拟电路芯片走向数模混合电路芯片,并向数字电路芯片发展。因此,高压线性驱动芯片的性能日趋完善,更加稳定;数模混合的高阶分段线性恒流驱动芯片已经量产。高压线性恒流驱动芯片特别适合于工业自动化生产LED光电合一的模块,即“光电引擎”,大大提高生产效率,节省人工,可为新一代LED光源和灯具节省独立电源的空间,降低制造成本。

2)按驱动方式不同分类

主要分为恒压(或稳压)式、恒流式、恒流恒压式。

LED是一种具有伏安特性曲线的器件,PN结上电流随电压变化的特性成为伏安特性曲线(见图3-11)。从伏安特性曲线可看出,在LED变化时,微量的电压值变化都会引起正向电流很大的变化。而正向电流的变化会引起光通量发光强度色温的变化,导致LED灯具光学性能出现明显的差别。另外,LED电流的增加也会引起热量的增加,引起LED灯具光学性能的变化,导致寿命极度缩短。因此,LED电源通常采用的都是恒流源

恒流恒压驱动输出的电压和电流都是固定值,但实现技术较复杂,成本高。

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