LED驅(qū)動(dòng)電源的核心部分“開(kāi)關(guān)管”和“變換器”設(shè)計(jì)技巧

開(kāi)關(guān)電源具有效率高的特性,而且開(kāi)關(guān)電源的變壓器體積比串聯(lián)穩(wěn)壓型電源的要小得多,電源電路比較整潔,整機(jī)重量也有所下降,所以,現(xiàn)在的LED驅(qū)動(dòng)電源

大都使用開(kāi)關(guān)電源。電源電路正常是LED驅(qū)動(dòng)電源正常工作的基本保障。

1.開(kāi)關(guān)電源的基本工作原理

開(kāi)關(guān)電源的結(jié)構(gòu)框圖如圖1。由對(duì)輸出電壓“取樣”,并對(duì)基準(zhǔn)源進(jìn)行“比較”后控制“調(diào)整管”或“開(kāi)關(guān)管”,此時(shí)開(kāi)關(guān)電源的“開(kāi)關(guān)管”相當(dāng)于一個(gè)開(kāi)關(guān),開(kāi)通時(shí)間由比較結(jié)果而定;當(dāng)開(kāi)關(guān)電源輸出的電壓太低時(shí),通過(guò)“比較放大”控制“開(kāi)關(guān)時(shí)間控制電路”使“開(kāi)關(guān)管”開(kāi)通時(shí)間變長(zhǎng),從而使輸出的電壓提升。

LED驅(qū)動(dòng)電源的核心部分是“開(kāi)關(guān)管”和“變換器”組成的開(kāi)關(guān)式直流-直流變換器。它把直流電壓Ui(一般由輸入市電經(jīng)整流、濾波后獲得)經(jīng)開(kāi)關(guān)管后變?yōu)橛幸欢ㄕ伎毡鹊拿}沖電壓Ua,然后經(jīng)整流濾波后得到輸出的電壓Uo。

圖2所示是電源電路的實(shí)物圖。圖中右上角輸入220V交流市電,先經(jīng)電源濾波電路后用右下角的二極管進(jìn)行整流,再經(jīng)大電容濾波后輸出直流。由于是對(duì)220V交流信號(hào)進(jìn)行整流濾波,所以二極管的耐壓值要高,而電容的容量也要大,所以實(shí)物圖中右下角的電容體積很大。整流濾波后得到的直流信號(hào)再經(jīng)右邊居中的開(kāi)關(guān)電源IC轉(zhuǎn)換成高頻的交流信號(hào),再經(jīng)變壓器耦合輸出各路低電壓的交流信號(hào)。由于變壓器是工作在高頻狀態(tài),所以其體積較小。耦合輸出的各組交流信號(hào)經(jīng)左邊的二極管整流、電容濾波和三極管穩(wěn)壓或三端穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓后輸出各部分電路工作所需的直流電壓。此電路由于采用了變壓器并聯(lián)耦合,而且比較放大電路反饋回脈沖調(diào)寬電路是利用光耦器件,即用光信號(hào)來(lái)傳遞信息,輸入端與輸出之間實(shí)現(xiàn)絕緣,是冷底盤(pán)機(jī),其防觸電的警告標(biāo)志僅在電路板的右邊。光耦跨接在有警告標(biāo)志和無(wú)警告標(biāo)志部分,起到傳遞信號(hào)而又能隔離前后級(jí)地線的作用。這種機(jī)型在維修主電路板時(shí),由于主電路板與大地不相連,通常比較安全。但在測(cè)量后級(jí)電壓時(shí),不能使用前級(jí)的地線,否則所測(cè)電壓將全部為0V。

LED驅(qū)動(dòng)電源是把電源供應(yīng)轉(zhuǎn)換為特定的電壓電流以驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光的電源轉(zhuǎn)換器，通常情況下：LED驅(qū)動(dòng)電源的輸入包括高壓工頻交流(即市電)、低壓直流、高壓直流、低壓高頻交流(如電子變壓器的輸出)等。而LED驅(qū)動(dòng)電源的輸出則大多數(shù)為可隨LED正向壓降值變化而改變電壓的恒定電流源。

根據(jù)電網(wǎng)的用電規(guī)則和LED驅(qū)動(dòng)電源的特性要求，在選擇和設(shè)計(jì)LED驅(qū)動(dòng)電源時(shí)要考慮到以下幾點(diǎn)：1.高可靠性 特別像LED路燈的驅(qū)動(dòng)電源，裝在高空，有防水鋁殼驅(qū)動(dòng)電源，質(zhì)量好的話不容易壞，減少維修次數(shù)。

3.高功率因數(shù) 功率因數(shù)是電網(wǎng)對(duì)負(fù)載的要求。一般70瓦以下的用電器，沒(méi)有強(qiáng)制性指標(biāo)。雖然功率不大的單個(gè)用電器功率因素低一點(diǎn)對(duì)電網(wǎng)的影響不大，但晚上大家點(diǎn)燈，同類負(fù)載太集中，會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生較嚴(yán)重的污染。對(duì)于30瓦~40瓦的LED驅(qū)動(dòng)電源，據(jù)說(shuō)不久的將來(lái)，也許會(huì)對(duì)功率因數(shù)方面有一定的指標(biāo)要求。4.驅(qū)動(dòng)方式 通行的有兩種：其一是一個(gè)恒壓源供多個(gè)恒流源，每個(gè)恒流源單獨(dú)給每路LED供電。這種方式，組合靈活，一路LED故障，不影響其他LED的工作，但成本會(huì)略高一點(diǎn)。另一種是直接恒流供電，LED串聯(lián)或并聯(lián)運(yùn)行。它的優(yōu)點(diǎn)是成本低一點(diǎn)，但靈活性差，還要解決某個(gè)LED故障，會(huì)影響其他LED運(yùn)行的問(wèn)題。這兩種形式，在一段時(shí)間內(nèi)并存。多路恒流輸出供電方式，在成本和性能方面會(huì)較好。也許是以后的主流方向。5.浪涌保護(hù) LED抗浪涌的能力是比較差的，特別是抗反向電壓能力。加強(qiáng)這方面的保護(hù)也很重要。有些LED燈裝在戶外，如LED路燈。由于電網(wǎng)負(fù)載的啟甩和雷擊的感應(yīng)，從電網(wǎng)系統(tǒng)會(huì)侵入各種浪涌，有些浪涌會(huì)導(dǎo)致LED的損壞。因此LED驅(qū)動(dòng)電源要有抑制浪涌的侵入，保護(hù)LED不被損壞的能力。6.保護(hù)功能 電源除了常規(guī)的保護(hù)功能外，最好在恒流輸出中增加LED溫度負(fù)反饋，防止LED溫度過(guò)高。7.防護(hù)方面 燈具外安裝型，電源結(jié)構(gòu)要防水、防潮，外殼要耐曬。8.驅(qū)動(dòng)電源的壽命要與LED的壽命相適配。9.要符合安規(guī)和電磁兼容的要求。隨著LED的應(yīng)用日益廣泛，LED驅(qū)動(dòng)電源的性能將越來(lái)越適合LED的要求。

LED驅(qū)動(dòng)電源2.高效率 LED是節(jié)能產(chǎn)品，驅(qū)動(dòng)電源的效率要高。對(duì)于電源安裝在燈具內(nèi)的結(jié)構(gòu)，尤為重要。因?yàn)長(zhǎng)ED的發(fā)光效率隨著LED溫度的升高而下降，所以LED的散熱非常重要。電源的效率高，它的耗損功率小，在燈具內(nèi)發(fā)熱量就小，也就降低了燈具的溫升。對(duì)延緩LED的光衰有利。

對(duì)于制造商來(lái)說(shuō)LED驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì)時(shí)非常重要的，那么，我們應(yīng)該如何更好的設(shè)計(jì)LED驅(qū)動(dòng)電源呢?來(lái)看看專家們總結(jié)出的七個(gè)LED驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)技巧。

1、智能控制是LED燈具的優(yōu)勢(shì)之一，而電源是智能控制的關(guān)鍵

智能控制在LED路燈和LED隧道燈照明應(yīng)用上條件最成熟效果最明顯，智能控制能在不同時(shí)間段、根據(jù)道路車(chē)流密度來(lái)實(shí)現(xiàn)燈具功率的無(wú)級(jí)控制，既滿足應(yīng)用要求，又實(shí)現(xiàn)巨大的節(jié)能效果，可以為公路主管單位節(jié)省大量經(jīng)費(fèi)。在隧道照明上的應(yīng)用不但可以節(jié)能，還可以按照隧道外的亮度情況自動(dòng)調(diào)節(jié)隧道出入口亮度，給司機(jī)提供一個(gè)視覺(jué)過(guò)度階段，以保證駕駛安全。

2、放棄大功率、超大功率，選擇較高穩(wěn)定性的中小功率電源

因?yàn)楣β试酱螅l(fā)熱量越大，里面的零部件也越緊湊，不利于散熱，而溫度正是電源發(fā)生故障的罪魁禍?zhǔn)?。再者，小功率電源相?duì)來(lái)說(shuō)發(fā)展的較為成熟，穩(wěn)定性和成本方面都有優(yōu)勢(shì)。其實(shí)很多大功率電源方案都沒(méi)有經(jīng)過(guò)時(shí)間驗(yàn)證及實(shí)踐證明，都是匆匆上馬的項(xiàng)目，都是實(shí)驗(yàn)性的產(chǎn)品，因此故障層出不窮。相比之下中小功率電源因發(fā)展較早，技術(shù)方案要成熟的多。

3、散熱和防護(hù)是電源故障的主要外部因素

不僅電源本身會(huì)發(fā)熱，燈具也會(huì)發(fā)熱，這兩種熱源如何合理的散發(fā)出去是燈具設(shè)計(jì)工程師必須考慮的問(wèn)題，一定要防止熱量的過(guò)度集中，形成熱島效應(yīng)，影響電源壽命。采用分離式電源方案是一個(gè)好的選擇。

4、維護(hù)的可行性

電源的故障問(wèn)題不可能完全避免，成都朝月光電提出了維護(hù)簡(jiǎn)便性原則。只有把電源的更換做的跟常規(guī)照明的光源的更換那么簡(jiǎn)便時(shí)，才能是用戶用的開(kāi)心，即便是電源壞了，心情也不會(huì)太差，而用戶的心情好壞決定著LED燈廠家的命運(yùn)。

5、防護(hù)性能

防護(hù)問(wèn)題也很重要，水分的滲透可能引起電源的短路，外殼上的沙塵會(huì)影響電源的散熱，暴曬則容易引起高溫和電線及其他元器件的老化，從實(shí)際使用中的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，旋轉(zhuǎn)接線插頭的故障率較高，多數(shù)為漏水造成故障。

6、模塊化設(shè)計(jì)

模塊化設(shè)計(jì)已經(jīng)成為當(dāng)今的潮流，必須在模塊電源一體化上想辦法，，如果電源能用插拔的方式解決維護(hù)問(wèn)題，一定會(huì)受到用戶的歡迎，同時(shí)還需建立接口標(biāo)準(zhǔn)化，讓不同廠家的LED燈電源能夠通用。

7、放棄4路以上輸出，發(fā)展單路或兩路輸出，放棄大電流和超大電流，發(fā)展小電流

輸出路數(shù)越多越復(fù)雜，不同出路之間的電流干擾解決起來(lái)成本很高，如不解決則故障率較高。另外輸出路數(shù)越多則總輸出電流也就越大，而電流是發(fā)熱的主要原因，電壓本身不直接導(dǎo)致發(fā)熱，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)發(fā)熱量與電流的平方成正比，也就是說(shuō)電流增加到原來(lái)的2倍的話，發(fā)熱量將增加到原來(lái)的4倍，電流增加到原來(lái)3倍，發(fā)熱量將增加到原來(lái)9倍。綜上所述，單路或兩路輸出的LED燈電源故障率會(huì)降低很多。