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中国LED网论坛 » LED驱动电源
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LED驱动电源的特性
 sunny3
助理工程师   141  2017/5/31 10:27:00
楼主

LED驱动电源九大性能特点要求

  据电网的用电规则和LED驱动电源的特性要求,在选择和设计LED驱动电源时要考虑到以下九大性能特点要求:

  1.高可靠性 特别像LED路灯的驱动电源,装在高空,维修不方便,维修的花费也大。

  2.高效率 LED是节能产品,驱动电源的效率要高。对于电源安装在灯具内的结构,尤为重要。因为LED的发光效率随着LED温度的升高而下降,所以LED的散热非常重要。电源的效率高,它的耗损功率小,在灯具内发热量就小,也就降低了灯具的温升。对延缓LED的光衰有利。

  3.高功率因素 功率因素是电网对负载的要求。一般70瓦以下的用电器,没有强制性指标。虽然功率不大的单个用电器功率因素低一点对电网的影响不大,但晚上大家点灯,同类负载太集中,会对电网产生较严重的污染。对于30瓦~40瓦的LED驱动电源,据说不久的将来,也许会对功率因素方面有一定的指标要求。

  4.驱动方式 现在通行的有两种:其一是一个恒压源供多个恒流源,每个恒流源单独给每路LED供电。这种方式,组合灵活,一路LED故障,不影响其他LED的工作,但成本会略高一点。另一种是直接恒流供电,LED串联或并联运行。它的优点是成本低一点,但灵活性差,还要解决某个LED故障,不影响其他LED运行的问题。这两种形式,在一段时间内并存。多路恒流输出供电方式,在成本和性能方面会较好。也许是以后的主流方向。

  5.浪涌保护 LED抗浪涌的能力是比较差的,特别是抗反向电压能力。加强这方面的保护也很重要。有些LED灯装在户外,如LED路灯。由于电网负载的启甩和雷击的感应,从电网系统会侵入各种浪涌,有些浪涌会导致LED的损坏。因此LED驱动电源要有抑制浪涌的侵入,保护LED不被损坏的能力。

  6.保护功能 电源除了常规的保护功能外,最好在恒流输出中增加LED温度负反馈,防止LED温度过高。

  7.防护方面 灯具外安装型,电源结构要防水、防潮,外壳要耐晒。

  8.驱动电源的寿命要与LED的寿命相适配。

  9.要符合安规和电磁兼容的要求。

  随着LED的应用日益广泛,LED驱动电源的性能将越来越适合LED的要求。

  确定LED驱动电源质量的七大原则

  1、放弃4路以上输出,发展单路或两路输出,放弃大电流和超大电流,发展小电流。

  输出路数越多越复杂,不同出路之间的电流干扰解决起来成本很高,如不解决则故障率较高。另外输出路数越多则总输出电流也就越大,而电流是发热的主要原因,电压本身不直接导致发热,简单来说发热量与电流的平方成正比,也就是说电流增加到原来的2倍的话,发热量将增加到原来的4倍,电流增加到原来3倍,发热量将增加到原来9倍。综上所述,单路或两路输出的LED灯电源故障率会降低很多。

  2、智能控制是LED灯具的优势之一,而电源是智能控制的关键。

  智能控制在LED路灯和LED隧道灯照明应用上条件最成熟效果最明显,智能控制能在不同时间段、根据道路车流密度来实现灯具功率的无级控制,既满足应用要求,又实现巨大的节能效果,可以为公路主管单位节省大量经费。在隧道照明上的应用不但可以节能,还可以按照隧道外的亮度情况自动调节隧道出入口亮度,给司机提供一个视觉过度阶段,以保证驾驶安全。

  3、放弃大功率、超大功率,选择较高稳定性的中小功率电源。

  因为功率越大,发热量越大,里面的零部件也越紧凑,不利于散热,而温度正是电源发生故障的罪魁祸首。再者,小功率电源相对来说发展的较为成熟,稳定性和成本方面都有优势。其实很多大功率电源方案都没有经过时间验证及实践证明,都是匆匆上马的项目,都是实验性的产品,因此故障层出不穷。相比之下中小功率电源因发展较早,技术方案要成熟的多。

  4、散热和防护是电源故障的主要外部因素。

  不仅电源本身会发热,灯具也会发热,这两种热源如何合理的散发出去是灯具设计工程师必须考虑的问题,一定要防止热量的过度集中,形成热岛效应,影响电源寿命。采用分离式电源方案是一个好的选择。

  5、维护的可行性。

  电源的故障问题不可能完全避免,成都朝月光电提出了维护简便性原则。只有把电源的更换做的跟常规照明的光源的更换那么简便时,才能是用户用的开心,即便是电源坏了,心情也不会太差,而用户的心情好坏决定着LED灯厂家的命运。

  6、防护性能。

  防护问题也很重要,水分的渗透可能引起电源的短路,外壳上的沙尘会影响电源的散热,暴晒则容易引起高温和电线及其他元器件的老化,从实际使用中的经验来看,旋转接线插头的故障率较高,多数为漏水造成故障。

  7、模块化设计。

  模块化设计已经成为当今的潮流,必须在模块电源一体化上想办法,,如果电源能用插拔的方式解决维护问题,一定会受到用户的欢迎,同时还需建立接口标准化,让不同厂家的LED灯电源能够通用。

  总结:LED灯电源最好采用分体式设计,同时注重电源的可靠性与寿命,哪怕增加一点成本,只有站在客户的角度去设计产品,企业才能得到长久的发展。

  简化LED设计的五大原则

  芯片发热

  这主要针对内置电源调制器的高压驱动芯片。假如芯片消耗的电流为2mA,300V的电压加在芯片上面,芯片的功耗为0.6W,当然会引起芯片的发热。驱动芯片的最大电流来自于驱动功率MOS管的消耗,简单的计算公式为I=cvf(考虑充电的电阻效益,实际I=2cvf,其中c为功率MOS管的cgs电容,v为功率管导通时的gate电压,所以为了降低芯片的功耗,必须想办法降低c、v和f.如果c、v和f不能改变,那么请想办法将芯片的功耗分到芯片外的器件,注意不要引入额外的功耗。再简单一点,就是考虑更好的散热吧。

  功率管发热

  关于这个问题,也见到过有人在论坛发过贴。功率管的功耗分成两部分,开关损耗和导通损耗。要注意,大多数场合特别是LED市电驱动应用,开关损害要远大于导通损耗。开关损耗与功率管的cgd和cgs以及芯片的驱动能力和工作频率有关,所以要解决功率管的发热可以从以下几个方面解决:A、不能片面根据导通电阻大小来选择MOS功率管,因为内阻越小,cgs和cgd电容越大。如1N60的cgs为250pF左右,2N60的cgs为350pF左右,5N60的cgs为1200pF左右,差别太大了,选择功率管时,够用就可以了。B、剩下的就是频率和芯片驱动能力了,这里只谈频率的影响。频率与导通损耗也成正比,所以功率管发热时,首先要想想是不是频率选择的有点高。想办法降低频率吧!不过要注意,当频率降低时,为了得到相同的负载能力,峰值电流必然要变大或者电感也变大,这都有可能导致电感进入饱和区域。如果电感饱和电流够大,可以考虑将CCM(连续电流模式)改变成DCM(非连续电流模式),这样就需要增加一个负载电容了。

  工作频率降频

  这个也是用户在调试过程中比较常见的现象,降频主要由两个方面导致。输入电压和负载电压的比例小、系统干扰大。对于前者,注意不要将负载电压设置的太高,虽然负载电压高,效率会高点。对于后者,可以尝试以下几个方面:a、将最小电流设置的再小点;b、布线干净点,特别是sense这个关键路径;c、将电感选择的小点或者选用闭合磁路的电感;d、加RC低通滤波吧,这个影响有点不好,C的一致性不好,偏差有点大,不过对于照明来说应该够了。无论如何降频没有好处,只有坏处,所以一定要解决。

  电感或者变压器的选择

  终于谈到重点了,我还没有入门,只能瞎说点饱和的影响了。很多用户反应,相同的驱动电路,用a生产的电感没有问题,用b生产的电感电流就变小了。遇到这种情况,要看看电感电流波形。有的工程师没有注意到这个现象,直接调节sense电阻或者工作频率达到需要的电流,这样做可能会严重影响LED的使用寿命。所以说,在设计前,合理的计算是必须的,如果理论计算的参数和调试参数差的有点远,要考虑是否降频和变压器是否饱和。变压器饱和时,L会变小,导致传输delay引起的峰值电流增量急剧上升,那么LED的峰值电流也跟着增加。在平均电流不变的前提下,只能看着光衰了。

  LED电流大小

  大家都知道LEDripple过大的话,LED寿命会受到影响,影响有多大,也没见过哪个专家说过。以前问过LED厂这个数据,他们说30%以内都可以接受,不过后来没有经过验证。建议还是尽量控制小点。如果散热解决的不好的话,LED一定要降额使用。也希望有专家能给个具体指标,要不然影响LED的推广。

 YHLAN
高级工程师   1246  2017/6/1 11:41:00
第1楼
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