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    企業新聞
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    • 日期: 2014-09-11
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    3W功率LED球泡燈:非隔離逆襲隔離       隨著絕緣散熱材料的優化普及,非隔離驅動方案是大勢所趨。更高的效率的實際意義除了降低能耗,更提 高了LED燈珠使用率,降低成本,給消費者帶來動力。目前中國LED標準尚未確立,因為市場激烈競爭,目前市場3W隔離驅動方案可以達到極低成本,但存在一些問題。

      市場目前主流3W驅動電源簡介

      3W LED球泡燈是目前消費需求量最大的市場之一,目前主流的方案是3x1W,每個燈珠3.3V/300mA,通 過3個燈珠串聯方式形成負載,輸出負載為10V/300mA。由於電網電壓整流後和此輸出負載電壓相差較 大,所以最適合的方式是通過反激隔離降壓驅動。然而隔離電路結構複雜,器件較多,成本較高,效率較 低,可靠性較低,不適合批量生產。與隔離電路相對地,非隔離電路線路簡單,所用器件少,體積小,成 本較低,效率較高。隨著市場對成本和效率的要求,非隔離電路在小功率LED驅動領域開始登上舞台。

      DU8613集成開關簡化線路實現全閉環3W LED球泡燈恆流控製

      DU8613是一款連續電流工作模式的降壓式恒流控製器,具有3%的係統恒流精度,內部集成了 500V高壓 M0SFET,在一定程度上簡化了外圍電路,並且設定了采樣電阻開路、短路保護,輸出過流、短路保護,過溫保護等保護功能。

      DU8613是基於TRUEC2技術,實現全閉環高精度的恒流控製方法,專門用於3W LED非隔離球泡燈驅動的芯片。圖1所示是利用該芯片實現的一種降壓驅動方案。如圖1芯片CS端檢測到的電感電流信號經過專利技術處理,如圖2中的TRUEC2閉環恒流控製模塊,就得到電感電流(即輸出電流)的 平均值。芯片通過檢測到的不同的輸出電流平均值控製開關管占空比,從而實現閉環控製。

      

      實驗結果:

      我們選擇一個典型的LED球泡燈應用來做丨C功能的驗證,基本電參數如下:

      輸入電壓範圍:180〜265VAC/50Hz 典型效率:>88%

      輸出電壓範圍:3〜52VDC 輸出電流:60mA 標稱輸出功率:3W

      對於輸入電壓、負載LED變化情況下,我們測試得到如下線性、負載調整率結果。

      圖4的線性調整率接近0,這是因為芯片逐周期閉環控製,立刻響應,不會引起輸出電流變化,有效抑製了 電網電壓波動引起的擾動。在實現如此理想的線性調整率的同時,還省卻了第二代控製芯片因為線性補償 的許多外圍元器件,簡單即完美的哲學在此設計中再一次體現。‖

      圖5中的係統負載調整率為0.3%,它的實際意義是多套燈負載可以用一套電源。例如12串LED輸出是36V 左右,24串輸出是72V左右,如果設計電流值相同,可以使用同一套電源,對於電源廠,在生產中對於備 料、庫存管理有顯著價值。值得一提的是,如圖6,此係統在短路的時候依然實現了恒流,這就意味著:1. 短路保護通過最安全的方式實現。2.這是真正意義的全負載恒流。

      市麵上的傳統芯片利用開環的控製技術一固定Toff的控製技術,電流推導公式如下:

      如果采用傳統芯片,電感的變化會引起輸出電流的變化,然而在批量生產時電感的一致性很難控製。圖6顯 示,采用DU8613芯片,在不同的功率電感下,仍然能保持輸出電流恒定,因此降低了電感一致性的要 求,有利於電感的批量采購,從而降低采購成本。

      圖4、5、6可以看到,由於閉環控製,在設計的正常工作範圍內,輸出電流維持定值,單顆係統可以認為 是恒定的輸出電流,即線性調整率接近0,負載調整率為±0.3%。量產時,由於參數一致性分布,大量試產 數據表明,恒流精度小於±2%。圖7顯示,適當調整輸入,輸出標稱功率3W的時候,係統效率可以在88% 以上,即使是在全電壓輸入範圍內效率也能達到86%以上。圖8為市場某隔離3W方案的效率曲線。對比表 明,對於小功率LED球泡燈,非隔離從節能角度相對於隔離是一種巨大進步,如果折算到全球球泡燈耗電,這種節能減排的效果,是相當可觀的。

      實驗表明,DU8613采用全閉環恒流控製能夠實現高精度恒流控製,應用於驅動3W的球泡燈,總BOM成本低於¥1.5。這個成績跟某些阻容降壓或者恒流二極管方案相當,而且它的線性調整率、負載調整率、係統 效率,以及沒有任何工頻紋波的輸出恒流效果,使該芯片占有有利的優勢。並且電路板器件少焊接容易,有利於批量生產。由於芯片全電流反饋對外界條件的依耐性弱的特點,在原料采購上既方便又可以降低成本。

      趨勢展望

      順應市場的需要,降低成本、提高效率和可靠性已經成為每個企業最求的目標。

      采用隔離反激變換器的電路比較複雜,變壓器存在較大損耗,進而效率較低。LED本身是一種節能環保的 新興替代光源,針對目前市場使用較多的3x1W隔離方案,是基於市場主流燈珠搭配而產生的,但是70%左 右的效率令人失望,如果驅動電源沒有足夠高的轉換效率,談何節能環保?

      非隔離電路具有結構簡單、器件少、成本低、效率高等優點,鑒於以上諸多優點,非隔離電路將漸漸取代 隔離電路在小功率LED驅動電的地位,成為這種驅動電源的主流。基於上海占空比公司的DU8613的驅動 方案在保證成本足夠低的基礎上,帶來了恒流精度高,效率高的優勢。筆者認為,非隔離、小電流的特性 正順應了市場的需要,必然會逐步取代隔離方案。

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