1、LED 日光灯电源设计心得 (1)2010-11-02 16:13:22 来源:OFweek 半导体照明网 关键字：LED 非隔离 降压 日光灯 非隔离型降压式电源设计方法概论非隔离降压型电源是现在普遍使用的电源结构，几乎占了日光灯电源百分之九十以上。很多人都以为非隔离电源只有降压型一种，每每一说到不隔离，就想到降压型，就想到说对灯不安全（指电源损坏） 。其实降压型不只是一种，还有两种基本结构，即升压，和升降压，即 BOOSTANDBUCK-BOOST,后两种电源即使损坏。不会影响到 LED 的好处。降压式电源也有其好处，它适合用于 220,但不适用于 110,因为 110V 本来电压就低，一
2、降就更低了，那样输出的电流大，电压低，效率做不太高。降压式 220V 交流，整流滤波后约三百伏，经过降压电路，一般将电压降到直流 150V 左右，这样即可实现高压小电流输出，效率可以做得较高。一般用 MOS 做开关管，做这种规格的电源，我的经验是，可以做到百分之九十那样差不多，再往上也困难。原因很简单，芯片一般自损会有 0.5W 到 1W,而日光灯管电源不过就是 10W 左右。所以不可能再往上走。现在电源效率这个东西很虚，很多人都是吹，实际根本达不到。常见有些人说什么 3W 的电源效率做到百分之八十五了，而且还是隔离型的。告诉大家，即便是跳频模式的，空载功耗最小，也要 0.3W,还什么输出 3
3、W 低压，能到百分之八十五，其实有百分之七十算很好了，反正现在很多人吹牛不打草稿，可以忽悠住外行，不过现在做 LED 的懂电源的也不多。我说过，要效率高，首先就要做非隔离的，然后输出规格还要高压小电流，可以省去功率元件的导通损耗，所以象这种 LED 电源的主要损耗，一就是芯片自有损耗，这个损耗一般有零点几 W 到一 W 的样子，还有一个就是开关损耗了，用 MOS 做开关管可以显着减小这个损耗，用三极管开关损耗就大很多。所以尽量不要用三极管。还有就是做小电源，最好不要太省，不要用 RCC,因为 RCC 电路一般的厂家根本做不好质量，其实现在芯片也便宜，普通的开关电源芯片，集成 MOS 管的，最多
4、不过两元钱，没必要省那么一点点，RCC 只省点材料费，实际上加工返修等费用更高，到头到反而得不偿失的那样。降压式电源的基本结构就是将电感和负载串入 300V 高压中，开关管开关的时候，负载即实现了低于 300V 的电压，具体的电路很多，网上也很多，我也不画图再说了。现在9910,还有一般的市场上的恒流 IC 基本都是用这种电路来实现的。但这种电路就是开关管击穿的时候，整个 LED 灯板就玩完，这应该算是最不好的地方了。因为当开关管击穿的时候，整个 300V 的电压就加在灯板上，本来灯板只能承受一百多伏电压，现在成了三百伏了，这种情况一发生。LED 肯定要烧掉。所以很多人说非隔离的不安全，其实就
5、是说降压的，只是因为一般非隔离的绝大多数是降压的，所以认为非隔离的损坏一定要坏 LED.其实另外两种基本的非隔离结构，电源损坏，不会影响 LED 的。降压式电源要设计成高压小电流，效率才能高，细说一下，为什么？因为高压小电流，可以让开关管电流的脉宽大一些，这样峰值电流就小一些，还有就是，对电感的损耗也小一些，通过电路结构就可以知道，电路不方便画，具体也难以再叙述下去了。就随便总结一下，降压电源的好处是，适合于 220 高压输入使用，以使得功率器件承受的电压应力小，适合做大电流输出，比如做 100MA 电流，比后两种方式来的轻松，效率要高。效率算比较高的，对电感的损耗较小，但对开关管损耗大一些，
6、因为所有经过负载的功率必须要经过开关管传输，但输出的功率，只有一部分经过电感，如 300V 输入，120V 输出的降压型电源，只有 180V 的部分要经过电感， 120V 的部分是直接导通进入负载的，所以说对电感损耗比较小，但输出的功率，全部要经过开关管转化。分解两种恒流控制方式下面要说的是，两种恒流控制模式的开关电源，从而产生两种做法。这两种做法，无论是原理，还是器件应用，还是性能差别，相当都较大。首先说原理。第一种以现在恒流型 LED 专用 IC 为代表，主要如 9910 系列，AMC7150,凡是现在打 LED 恒流驱动 IC 的牌子基本都是这种，且叫他恒流 IC 型的吧。但我认为这种所
7、谓恒流 IC 做恒流，效果却不怎么好。其控制原理相对来说较简单，就是在电源工作的原边回路，设定一个电流阀值，当原边 MOS 导通，此时电感的电流是线性上升的，当上升到一定值的时候，达到这个阀值，就关断电流，下一周期再由触发电路触发导通。其实此种恒流应该是一种限流，我们知道，当电感量不同的时候，原边电流的形状是不同的，虽然有相同的峰值，但电流平均值不同。因此，象这种电源一般就是批量生产时，恒流大小的一致性不太好控制。还有就是此种电源有一个特点，一般是输出电流是梯形的，即波动式电流，输出一般是不用电解平滑的，这也是一个问题，如果电流峰值过大，会对LED 产生影响。如果电源的输出级没有并电解来平滑电
8、流的那种电源，基本上都属此类。即判断是否是这种控制方式，就看其输出有没有并上电解滤波了。这种恒流我原来一直叫其为假恒流，因为其本质就是一种限流，并不是经过运放比较，而得到的恒流值。第二种恒流方式，应该可以叫做开关电源式的。这种控制方式和开关电源的恒压控制方式相似。大家都知道用 TL431 做恒压吧，因为其内部有一个 2.5 伏的基准，然后用电阻分压方式。当输出电压高一点的时候，或低一点的时候，就产生一个比较电压，经过放大，去控制 PWM 信号，所以此种控制方式可以很精确的控制电压。这种控制方式，需要一个基准，还需要一只运放，如果基准够准，运放放大倍数够大，那么就定的很准。同样的，做恒流，就是需
9、要一个恒流基准，一个运放，用电阻过流检测，作为信号，然后用这个信号放大，去控制 PWM,可惜现在就是不太好找到很准的基准信号，常用的有三极管，这个做基准温漂大，还有就是可以拿二极管约 1V 的导通值做基准，这样的也可以，可都不高，最好的是用运放加 TL431 当基准，但电路复杂。但这样做的恒流电源，恒流精确度还是好控制的多。而这种模式控制的恒流，其输出一定得加电解滤波，所以输出电源是平滑直流，不是脉动的，脉动的话就没法取样了。所以要判定是哪种只要看其输出是否有电解就行了。两种恒流控制模式决定了使用两类不同的器件，一是从而决定了两种电路器件使用不同，性能的不同，成本亦不同。以 9910 系列为代
10、表的恒流型控制 IC 做的 LED 电源，实际是限流，控制较简单，严格的说起来，其不属于开关电源控制的主流模式，开关电源控制的主流模式是一定要有基准和运放的。但这种 IC 出来就只能用于 LED,很难用于其它的东西，只是因为 LED 对纹波要求极低。但因为是只用于 LED,所以现在价格较高。基本就是使用 9910 加 MOS 管制作，输出无电解，一般我看很多人就是用工字电感做功率转换电感的。这种电源，一般厂家的芯片资料上有出图，基本都是降压式。我也不多说了，精于此道的人比我多的多。二是以我为代表的，即是开关电源控制模式的恒流驱动器。这种，就是以普通的开关电源芯片为核心转换器件，这种芯片很多，如
11、 PI 的 TNY 系列，TOP 系列，ST 的VIPER12,VIPER22,仙童的 FSD200 等，甚至只用三极管或是 MOS 管的 RCC 等，都可以做。好处是成本低，可靠性也不错。因为普通的开关电源芯片不但价格好，而且都是经过大量使用的经典产品。象这种 IC 其实一般集成了 MOS 管，比 9910 外加 MOS 方便，但控制方式复杂一些，需要外加恒流控制器件，可以用三极管，或是运放。磁性元件可以用工字电感，亦可用带气隙的高频变压器。我爱用变压器，因为电感的成本虽然很低，但我觉得其带负载能力不行，再者调节感量也不灵活。所以我觉得比较好的器件选择是，普通的集成 MOS 的开关电源芯片加
12、高频变压器，从性能，成本上，都是最理想的选择，不需要去用什么恒流 IC,那种东西，又不好用，又贵。最后说一下，区别这两种电源，一个最重要的方法，就是看其输出是否有电解电容作滤波。关于供电问题-不管是做限流型恒流控制的电源，还是运放控制的恒流电源，都要解决供电问题。即开关电源芯片工作的时候是需要一个相对稳定的直流电压为其芯片供电的，芯片的工作电流从一个 MA 到几个 MA 不等。有一种象 FSD200,NCP1012,和 HV9910,此种芯片是高压自馈电的，用起来是方便，但高压馈电，造成 IC 热量的上升，因为 IC 要承受约 300V 的直流电，只要稍有一点电流，就算一个 MA,也有零点三瓦
13、的损坏耗了。一般LED 电源不过十瓦左右，损失零点几瓦以下就可以将电源的效率拉下几个点。还有就是典型象 QX9910.,用电阻下拉取电，这样，损耗就在电阻上，大约也得损失它零点几瓦吧。还有就是磁耦合，就是用变压器，在主功率线圈上加一个绕组，就象反激电源的辅助绕组一样，这样可以避免损掉这零点几瓦的功率。这也是我为什么不隔离电源还要用变压器的原因之一，就是为了避免损失那零点几瓦的功率，将效率提几个点。(本文转自电子工程世界：http:/ )LED 日光灯电源设计心得 (2)2010-11-02 16:13:22 来源:OFweek 半导体照明网 关键字：LED 非隔离 降压 日光灯 对高 PFLE
14、D 日光灯电源，大电流的 LED 日光灯电源的看法个人认为这些做法有很多时候实在是舍本逐末而已。现在先请问一下 LED 相对于传统灯具的优势在哪，第一，节能，第二长寿，然后是不怕开关，对吧。但是现在使用的高 PF的方法，均是使用无源填谷 PF 电路，由原来的驱动方式，即 48 串，6 并改为，24 串 12并，这样的话，在 220V 情况下，效率会降下五个百分点左右，于是 LED 日光灯电源，发热量更高了，灯珠也会受到一点影响。还有一个问题，就是，24 串 12 并的做法，会让 LED 日光灯灯珠的布线变的很难受，不好布线了。我看，最好的方式还是 48 串一串方式好，主要是效率高，发热小，而且
15、布线容易，不复杂。更有甚者，现在还有人提出什么 24 并，12 串，这种方式只适合用于隔离电源，不隔离电源根本不适用。更有些不懂电源常识的人觉得自己非隔离电源做到恒流 600MA 输出就好牛 X 了，其实他都没有自己仔细的放在灯管里试过，象这种不热爆了才怪。所以说，现在搞什么低压大电流做 LED 日光灯电源，实是舍本求末的做法。关于外形现在 LED 日光灯电源，做灯的厂家普遍要求放在灯管内，如放 T8 灯管内。很少一部分外置。不知道为什么都要这样。其实内置电源又难做，性能也不好。但不知道为什么还有这么多人这样要求。可能都是随风倒吧。外置电源应该说是更科学，更方便才对。但我也不得不随风倒，客户要
16、什么，我就做什么。但做内置电源，有相当难度哦。因为外置的电源，形状基本没有要求，想做多大做多大，想做成什么形状也没关系。内置电源，只能做成两种，一种是用的最多的，就是说放在灯板下面，上面放灯板，下面是电源，这样就要求电源做的很薄，不然装不进。而且这样只能把元件倒下，电源上的线路也只有加长。我认为这样不是个好办法。不过大家普遍喜欢这样搞。我就搞。还有就是用的少一些，放两端的，即放在灯管两头，这样好做些，成本也低些。我也有做过，基本就是这两种内置形状了。关于此种电源的要求和电路结构的问题我的看法是，因为电源要内置在灯里，而发热是 LED 光衰最大的杀手，所以发热一定要小，就是效率一定得高。当然得有
17、高效率的电源。对于 T8 一米二长的那种灯，最好是不要用一支电源，而是用二支，两端各一只，将热量分散。从而不使热量集中在一个地方。电源的效率主要取决于电路的结构和所用的器件。先说电路结构，有些人还说要隔离电源，我想绝对是没必要的，因为这种东西本来就是置于灯体内部，人根本摸不到。没必要隔离，因为隔离电源的效率比不隔离效率要低，第二是，最好输出要高电压小电流，这样的电源才能把效率做高。现在普遍用到的是，BUCK 电路，即降压式电路。最好是把输出电压做到一百伏以上，电流定在 100MA 上那样，如驱动一百二十只，最好是三串，每串四十只，电压就是一百三十伏，电流 60MA.这种电源用的很多，本人只是认
18、为有一点不好，如果开关管失控通咱，LED 会玩完。现在 LED 这么贵。我比较看好升压式电路，此种电路的好处，我反复的说过，一是效率较降压式的高些，二是电源坏了，LED 灯不会坏。这样能确保万无一失，如果烧坏一个电源，只是损失几块钱，烧一个 LED 日光灯，就会赔掉上百元的成本。所以我一直首推还是升压式的电源。还有就是，升压式电路，很容易把 PF 值作高，降压式的就麻烦一些。我绝对升压式电路用于 LED 日光灯的好处还是有压倒性的强于降压式的。只是有一年缺点，就是在220V 市电输入情况下，负载范围比较窄，一般只能适用于 100 至 140 个一串或两串 LED,对于少于此数的，或是夹在中间的
19、，却用起来不方便。不过现在做 LED 日光灯的，一般60CM 长那种都是用 100 至 140,一米二的那种，一般就是用二百到二百六那样，使用起来还是可以的。所以现在 LED 日光灯一般使用的是不隔离降压电路，还有不隔离升压电路，此种电路用于 LED 日光灯，应该可以算是本人首创。我是做开关电源的，原来做过适配器，充电器，铁壳开关电源。后来做 LED 电源，最初是做些 1W,3W 的大功率 LED 驱动器，但后来做的少了。原因很简单，没有市场。我发现大功率 LED 恒流电源，只要其功率超过 5W,基本就没有市场，只能是打样。因为 LED太贵。这也算给同行做电源的朋友提个醒，这是我的经验之谈。不
20、知有多少人失足于大功率 LED,大功率 LED 雷声大，雨点小，害的不少在这一块痛失老本。还是小功率 LED 市场好一点。不过也不行，现在小功率 LED 驱动器，被阻容降压电源占去大部分江山。恒流形的开关电源驱动小功率 LED,好是好，就是很多人接受不了其成本。我出过一款恒流型小功率 LED 驱动器，开关电源的，效率达到 0.9,稳定性可靠性，恒流精度都很好，价格才五元钱，但不少人还是嫌贵，因为他们拿它和一元钱的阻容降压电源去比较，当然这二者根本没法比。我做的开关电源里面，有一个集成 MOS 的开关电源芯片，还有一个变压器。这二者的成本就是放在那里的，当然性能也是放在那里的。但我相信，最终小功
21、率 LED 恒流驱动器会将阻容降压电源淘汰掉。因为消费者会慢慢趋于理性，一个阻容降压电源做出来的灯具，几乎是没有什么实用价值的，只能当个摆设和玩具，如果 LED 真的进入了通用照明领域，阻容降压电源根本无法胜任。我可以料到将来的情况会是，随着 LED性能的提高，价格的降低，电源成本也将会成为 LED 灯具成本的相当重要的一部分。真正的灯具，阻容降压根本不能胜任。阻容降压电源大行其道，只是一个过渡，最终还是恒流型电源为正宗。我目前还是看好小功率的 LED 灯具。小功率 LED 灯，目前主要是光衰太大，价格也不够理想。但现在用于普通照明还是比大功率有优势。我认为小功率 LED 灯具进入通用照明领域，和节能灯一较高下，会是五年之内的事。而大功率 LED 进入通用照明，则肯定是五年以外的事。所以现在我专注于小功率 LED 的研发和制作。我注意到现在小功率 LED应用于通用照明的灯具主要有 LED 台灯，LED 蜂窝灯，还有 LED 日光灯。尤其是 LED 日光灯，从 07 年下半年开始，很多人开始研发，可以说热的不得了。基本上现在找我的人里十个有八个都是做这个的，所以我也做就开始做 LED 日光灯的电源，做了一段时间，所以在此说一下这种电源的研发和制作的大致方法和原则。以上算是个人所体会到的吧。(本文转自电子工程世界：http:/
