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详解LED灯恒流驱动芯片

LED驱动芯片

一、18~36W内置MOS双绕组LED驱动方案
1.方案简介
双面板工艺,单面元器件,规范:49.2mm*20.2mm
输入电压:176~264Vac电压规划
输出功率:24W
输出功率:≥90%

2.方案特征
集成高压发起模块,灯具即开即亮,无发起电阻长时间运用老化开路问题
内置高压智能MOS(690V2.5Ω),选用DIP7封装,高低压管脚距离满足,避免打火炸机
QR控制方式,下降开关损耗
100kHz作业频率,缩小变压器体积
过温调理功用(OTC),抗干扰力强,多系统不闪灯,灌胶后输出电流不变,恒流精度3%以内
quan面智能保护:输出开/短路保护、过压/欠压/过流保护、CS电阻开路保护等

3.LED方案原理图
LED芯片
二、LED根柢分类与运用
按输出功率分类:
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。

按输出电压分类:
DC4V、6V、9V、12V、18V、24V、36V、42V、48V、54V、63V、81V、105V、135V等。

按外形结构分类:
PCBA裸板和有外壳的两种。

按an全结构分类:
隔绝和非隔绝的两种。

按防水功用分类:
防水和不防水两种。

按功率因数分类:
带功率因数校正和不带功率因数。

按鼓舞方法分类:
自激式和它激式。

按电路拓扑分类:
RCC、Flyback、Forward、Half-Bridge、Full-Bridge、Push-PLL 、LLC等。

按改换方法分类:
AC-DC与DC-DC两种。

按输出功用分类:
恒流、恒压与既恒流又恒压三种。

三、LED驱动电源的重要性

触摸过LED的人都知道:因为LED正向伏安特性非常陡 图1.1(正向动态电阻非常小),要给LED正常供电就比较困难。不能像一般白炽灯相同,直接用电压源供电,否则电压不坚定稍增,电流就会增大到将LED焚毁的程度。为了安稳LED的作业电流,确保LED能正常牢靠地作业,具有”镇流功用”的林林总总的LED驱动电路就应运而生。*简略的是串联一只镇流电阻,而比较凌乱的是用许多电子元件构成的“恒流驱动器”。
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四、LED驱动的技术方案
1)镇流电阻方案
此方案的原理电路图见图1。这是一种极点简略,自LED面世以来至今还一贯在用的经典电路。
LED作业电流I按下式核算:
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I与镇流电阻R成反比;当电源电压U上升时,R能约束I的过量添加,使I不超出LED的答应规划。
此电路的利益是简略,本钱低;缺点是电流安稳度不高;电阻发热消耗功率,导致用电功率低,仅适用于小功率LED规划。
一般资料供给的镇流电阻R的核算公式是:
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按此公式核算出的R值仅满足了一个条件:作业电流I 。而对驱动电路另两个重要的功用目标:电流安稳度和用电功率,则全然没有顾及。因此用它规划出的电路,功用没有确保。
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2)镇流电容方案
电路的作业是根据在交流电路中,电容存在容抗XC也有”镇流效果”的原理。其他电容消耗无功功率,不发热;而电阻则消耗有功功率,会转化为热能耗散掉,所以镇流电容比镇流电阻,能节省一部分电能,并能规划成将LED灯直接接到市电~220V上,运用更为便当。
此方案的利益是简略,本钱低,供电便当;缺点是电流安稳度不高,功率也不高。仅适用于小功率LED规划。当LED的数量较多,串联后LED支路电压较高的场合更为适用。
LED芯片

3)线性恒流驱动电路
上面现已提到电阻、电容镇流电路的缺点是电流安稳度低(△I/I达±20~50%),用电功率也低(约50~70%),仅适用于小功率LED灯。
为满足中、大功率LED灯的供电需求,运用电子技术常见的电流负反响原理,规划出恒流驱动电路。和直流恒压电源相同,按其调整管是作业在线性,仍是开关情况,恒流驱动电路也分红两类:线性恒流驱动电路和开关恒流驱动电路。
图4是*简略的两端线性恒流驱动电路。它借用三端集成稳压器LM337组成恒流电路,外围仅用两个元件:电流取样电阻R和抗干扰消振电容C

4)开关电源驱动电路
上述线性恒流驱动电路虽具有电路简略、元件少、本钱低、恒流精度高、作业牢靠等利益,但运用中也发现几点缺少:
a、调整管作业在线性情况,作业时功耗高发热大(特别是作业压差过大时),不只需求较大规范的散热器,而且下降了用电功率。
b、电源电压要求按公式(13)与LED作业电压严峻匹配,不答应大规划改动。也就是说它对电源电压及LED负载改动的适应性差。
c、它仅能作业在降压情况,不能作业在升压情况。即电源电压有必要高于LED作业电压。
d、供电不太便当,一般要配开关稳压电源,不能直接用~220V供电。
输入整流:将正负改动的交流电变成单向改动的直流电
滤波:将改动的电压波形滑润成不坚定较小的直流电压波形
变压器:储存能量,发生需求的输出电压.原、副边隔绝。
输出稳压:安稳输出电压
取样反响:将输出电压的改动反映到控制电路,以便采纳相应的措施确保输出电压在规则的规划内
PWM+开关:控制电路,根据反响回来的信号控制变压器储存能量的多少,然后确保输出的安稳
选用开关电源驱动的利益:功率高,一般可以做到80%~90%,输出电压、电流安稳。输出纹波小。且这种电路都有完善的保护措施,属高牢靠性电源。

五、LED驱动电源首要有恒压式和恒流式
(1)恒压式
a、当稳压电路中的各项参数判定往后,输出的电压是固定的,而输出的电流却跟着负载的增减而改动;
b、恒压电路不怕负载开路,但制止负载完全短路。
c、 以稳压驱动电路驱动LED,每串需求加上适合的电阻方可使每串LED闪现亮度均匀;
d、 亮度会受整流而来的电压改动影响。

(2)恒流式
a、 恒流驱动电路输出的电流是安稳的,而输出的直流电压却跟着负载阻值的大小不同在必定规划内改动,负载阻值小,输出电压就低,负载阻值越大,输出电压也就越高;
b、 恒流电路不怕负载短路,但制止负载完全开路。
c、 恒流驱动电路驱动LED是较为抱负的,但相对而言价格较高。
d、 应留心所运用zui大承受电流及电压值,它约束了LED的运用数量;

六、LED日光灯电源规划
非隔绝型降压式电源规划方法概论
非隔绝降压型电源是现在广泛运用的电源结构,简直占了日光灯电源百分之九十以上。许多人都认为非隔绝电源只需降压型一种,常常一提到不隔绝,就想到降压型,就想到说对灯不an全(指电源损坏)。其实降压型不只是一种,还有两种根柢结构,即升压,和升降压,即BOOST AND BUCK-BOOST,后两种电源即使损坏。不会影响到LED的长处。降压式电源也有其长处,它适宜用于220,但不适用于110,因为110V正本电压就低,一降就更低了,那样输出的电流大,电压低,功率做不太高。 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,这样即可完结高压小电流输出,功率可以做得较高。一般用MOS 做开关管,做这种规范的电源,我的经历是,可以做到百分之九十那样差不多,再往上也困难。原因很简略,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。现在电源功率这个东西很虚,许多人都是吹,实践根柢达不到。

常见有些人说什么3W的电源功率做到百分之八十五了,而且仍是隔绝型的。告诉咱们,即使是跳频方式的,空载功耗*小,也要0.3W,还什么输出3W低压,能到百分之八十五,其实有百分之七十算很好了,反正现在许多人揄扬不打草稿,可以忽悠住外行,不过现在做LED的懂电源的也不多。

功率要高,首要就要做非隔绝的,然后输出规范还要高压小电流,可以省去功率元件的导通损耗,所以象这种LED电源的首要损耗,一就是芯片自有损耗,这个损耗一般有零点几W到一W的姿势,还有一个就是开关损耗了,用MOS做开关管可以显著减小这个损耗,用三极管开关损耗就大许多。所以尽量不要用三极管。还有就是做小电源,zui好不要太省,不要用RCC,因为RCC电路一般的厂家根柢做欠好质量,其完结在芯片也廉价,一般的开关电源芯片,集成MOS管的,*多不过两元钱,没必要省那么一点点,RCC只省点资料费,实践上加工返修等费用更高,到头到反而因小失大的那样。

降压式电源的根柢结构就是将电感和负载串入300V高压中,开关管开关的时分,负载即完结了低于300V的电压,具体的电路许多,网上也许多。现在9910,还有一般的市场上的恒流IC根柢都是用这种电路来完结的。但这种电路就是开关管击穿的时分,整个LED灯板就玩完,这应该算是*欠好的当地了。因为当开关管击穿的时分,整个300V的电压就加在灯板上,正本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必定要烧掉。所以许多人说非隔绝的不an全,其实就是说降压的,只是因为一般非隔绝的绝大多数是降压的,所以认为非隔绝的损坏必定要坏 LED。其实其他两种根柢的非隔绝结构,电源损坏,不会影响LED的。

降压式电源要规划成高压小电流,功率才华高,细说一下,为什么?因为高压小电流,可以让开关管电流的脉广大一些,这样峰值电流就小一些,还有就是,对电感的损耗也小一些,经过电路结构就可以知道,电路不便当画,具体也难以再叙说下去了。就随意总结一下,降压电源的长处是,适宜于220高压输入运用,以使得功率器件承受的电压应力小,适宜做大电流输出,比如做100MA电流,比后两种方法来的轻松,功率要高。功率算比较高的,对电感的损耗较小,但对开关管损耗大一些,因为全部经过负载的功率有必要要经过开关管传输,但输出的功率,只需一部分经过电感,如300V输入,120V输出的降压型电源,只需 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法
下面要详解的是,两种恒流控制方式的开关电源,然后发生两种做法。这两种做法,无论是原理,仍是器件运用,仍是功用不同,适当都较大。

首要说原理。第yi种以现在恒流型LED专用IC为代表,首要如9910系列,AMC7150,凡是现在打LED恒流驱动IC的牌子根柢都是这种,且叫他恒流IC型的吧。但我认为这种所谓恒流IC做恒流,效果却不怎样好。其控制原理相对来说较简略,就是在电源作业的原边回路,设定一个电流阀值,当原边MOS导通,此刻电感的电流是线性上升的,当上升到必定值的时分,抵达这个阀值,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,咱们知道,当电感量不同的时分,原边电流的形状是不同的,虽然有相同的峰值,但电流均匀值不同。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征,一般是输出电流是梯形的,即不坚定式电流,输出一般是不必电解滑润的,这也是一个问题,假设电流峰值过大,会对LED发生影响。假设电源的输出级没有并电解来滑润电流的那种电源,根柢上都属此类。即判别是否是这种控制方法,就看其输出有没有并上电解滤波了。这种恒流我正本一贯叫其为假恒流,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。

**种恒流方法,应该可以叫做开关电源式的。这种控制方法和开关电源的恒压控制方法相似。咱们都知道用TL431做恒压吧,因为其内部有一个2.5伏的基准,然后用电阻分压方法。当输出电压高一点的时分,或低一点的时分,就发生一个比较电压,经过扩展,去控制PWM信号,所以此种控制方法可以很jing'确的控制电压。这种控制方法,需求一个基准,还需求一只运放,假设基准够准,运放扩展倍数够大,那么就定的很准。相同的,做恒流,就是需求一个恒流基准,一个运放,用电阻过流检测,作为信号,然后用这个信号扩展,去控制PWM,惋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,zui好的是用运放加TL431当基准,但电路凌乱。但这样做的恒流电源,恒流jing确度仍是好控制的多。而这种方式控制的恒流,其输出必定得加电解滤波,所以输出电源是滑润直流,不是脉动的,脉动的话就无法取样了。所以要判定是哪种只需看其输出是否有电解就行了。

两种恒流控制方式抉择了运用两类不同的器件,一是然后抉择了两种电路器件运用不同,功用的不同,本钱亦不同。以9910系列为代表的恒流型控制IC 做的LED电源,实践是限流,控制较简略,严峻的说起来,其不属于开关电源控制的干流方式,开关电源控制的干流方式是必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。但由所以只用于LED,所以现在价格较高。根柢就是运用9910加MOS管制造,输出无电解,一般我看许多人就是用工字电感做功率改换电感的。这种电源,一般厂家的芯片资料上有出图,根柢都是降压式。

二是开关电源控制方式的恒流驱动器。这种,就是以一般的开关电源芯片为中心改换器件,这种芯片许多,如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。长处是本钱低,牢靠性也不错。因为一般的开关电源芯片不但价格好,而且都是经过许多运用的经典产品。象这种IC其实一般集成了MOS管,比9910外加MOS便当,但控制方法凌乱一些,需求外加恒流控制器件,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。

关于此种电源的要求和电路结构的问题
关于观念是,因为电源要内置在灯里,而发热是LED光衰zui大的杀手,所以发热必定要小,就是功率必定得高。当然得有高功率的电源。关于T8一米二长的那种灯,zui好是不要用一支电源,而是用二支,两端各一只,将热量松散。然后不使热量会合在一个当地。

电源的功率首要取决于电路的结构和所用的器件。先说电路结构,有些人还说要隔绝电源,我想必定是没必要的,因为这种东西正本就是置于灯体内部,人根柢摸不到。没必要隔绝,因为隔绝电源的功率比不隔绝功率要低,**是,zui好输出要高电压小电流,这样的电源才华把功率做高。现在广泛用到的是,BUCK电路,即降压式电路。zui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,zui好是三串,每串四十只,电压就是一百三十伏,电流 60MA。

这种电源用的许多,自己只是认为有一点欠好,假设开关管失控通咱,LED会玩完。现在LED这么贵。我比较看好升压式电路,此种电路的长处,我重复的说过,一是功率较降压式的高些,二是电源坏了,LED灯不会坏。这样能确保满有把握,假设烧坏一个电源,只是丢掉几块钱,烧一个LED日光灯,就会赔掉上百元的本钱。所以我一贯首推仍是升压式的电源。

还有就是,升压式电路,很简单把PF值作高,降压式的就费事一些。我必定升压式电路用于LED日光灯的长处仍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,负载规划比较窄,一般只能适用于100至140个一串或两串LED,关于少于此数的,或是夹在中心的,却用起来不便当。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,运用起来仍是可以的。所以现在LED日光灯一般运用的是不隔绝降压电路,还有不隔绝升压电路。

*终说一下,差异这两种电源,一个*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,仍是运放控制的恒流电源,都要处理供电问题。即开关电源芯片作业 的时分是需求一个相对安稳的直流电压为其芯片供电的,芯片的作业电流从一个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,用起来是便当,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,只需稍有一点电流,就算一个MA,也有零点三瓦的损坏耗了。一般LED电源不过十瓦左右,丢掉零点几瓦以下就可以将电源的功率拉下几个点。还有就是典型象QX9910。,用电阻下拉取电,这样,损耗就在电阻上,大约也得丢掉它零点几瓦吧。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,就象反激电源的辅佐绕组相同,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绝电源还要用变压器的原因之一,就是为了避免丢掉那零点几瓦的功率,将功率提几个点。

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伤心,欠好布线了。我看,zui好的方法仍是48串一串方法好,首要是功率高,发热小,而且布线简单,不凌乱。

更有甚者,现在还有人提出什么24并,12串,这种方法只适宜用于隔绝电源,不隔绝电源根柢不适用。更有些不明白电源常识的人觉得自己非隔绝电源做到恒流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。

对高PF LED日光灯电源,大电流的LED日光灯电源的观念
个人认为这些做法有许多时分实在是舍近求远罢了。现在先请问一下LED相关于传统灯具的优势在哪,第yi,节能,**龟龄,然后是不怕开关,对吧。可是现在运用的高PF的方法,均是运用无源填谷PF电路,由正本的驱动方法,即48串,6并改为,24串12并,这样的话,在220V情况下,功率会降下五个百分点左右,所以LED日光灯电源,发热量更高了,灯珠也会遭到一点影响。