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關于LED路燈驅動電源的五個設計要點

澳大利亞已經率先禁止使用白熾燈,這為LED燈具的大規(guī)模普及揭開了序幕,另外,隨著歐盟各國、日本、加拿大等國家將在2012年禁止使用白熾燈,LED燈具的照明普及率會進一步提升,這讓掘金綠色照明革命的中國數千家LED燈具廠商歡欣鼓舞――因為一個巨大的市場就要開啟,而這次唱主角的是中國廠商。不過,應當看到,LED燈具要普及,不但需要大幅度降低成本,更需要解決能效和可靠性的難題,如何解決這些難題,Power Integrations市場營銷副總裁Doug Bailey分享了高效高可靠LED燈具設計的五點忠告。
  一、不要使用雙極型功率器件
  Doug Bailey指出由于雙極型功率器件比MOSFET便宜,一般是2美分左右一個,所以一些設計師為了降低LED驅動成本而使用雙極型功率器件,這樣會嚴重影響電路的可靠性,因為隨著LED驅動電路板溫度的提升,雙極型器件的有效工作范圍會迅速縮小,這樣會導致器件在溫度上升時故障從而影響LED燈具的可靠性,正確的做法是要選用MOSFET器件,MOSFET器件的使用壽命要遠遠長於雙極型器件。
  二、MOSFET的耐壓不要低於700V
  耐壓600V的MOSFET比較便宜,很多認為LED燈具的輸入電壓一般是220V,所以耐壓600V足夠了,但是很多時候電路電壓會到340V,在有浪涌的時候,600V的MOSFET很容易被擊穿,從而影響了LED燈具的壽命,實際上選用600VMOSFET可能節(jié)省了一些成本但是付出的卻是整個電路板的代價,所以,“不要選用600V耐壓的MOSFET,最好選用耐壓超過700V的MOSFET.”他強調。
  三、盡量不要使用電解電容
  LED驅動電路中到底要不要使用電解電容?目前有支持者也有反對者,支持者認為如果可以將電路板溫度控制好,依次達成延長電解電容壽命的目的,例如選用105度壽命為8000小時的高溫電解電容,根據通行的電解電容壽命估算公式“溫度每降低10度,壽命增加一倍”,那麼它在95度環(huán)境下工作壽命為16000小時,在85度環(huán)境下工作壽命為32000小時,在75度環(huán)境下工作壽命為64000小時,假如實際工作溫度更低,那麼壽命會更長!由此看來,只要選用高品質的電解電容對驅動電源的壽命是沒有什麼影響的!
  還有的支持者認為由無電解電容帶來的高紋波電流而導致的低頻閃爍會對某些人眼造成生理上的不適,幅度大的低頻紋波也會導致一些數碼像機設備出現差頻閃爍的亮暗柵格。所以,高品質光源燈具還是需要電解電容的。不過反對者則認為電解電容會自然老化,另外,LED燈具的溫度極難控制,所以電解電容的壽命必然會減少,從而影響LED燈具的壽命。
對此,Doug Bailey認為,在LED驅動電路輸入部分可以考慮不用電解電容,實際上使用PI的Link Switch-PH就可以省去電解電容,PI的單級PFC/恒流設計可以讓設計師省去大容量電容,在輸出電路中,可以用高耐壓陶瓷電容來代替電解電容從而提升可靠性,“有的人在設計兩級電路的時候,在輸出采用了一個400V的電解電容,這會嚴重影響電路的可靠性,建議采用單級電路用陶瓷電容就可以了?!彼麖娬{。“對於不太關注調光功能、高溫環(huán)境及需要高可靠性的工業(yè)應用來說,我強烈建議不采用電解電容進行設計?!?/span>
  四、盡量使用MOSFET器件
  如果設計的LED燈具功率不是很高,Doug建議使用集成了MOSFET的LED驅動器產品,因為這樣做的好處是集成MOSFET的導通電阻少,產生的熱量要比分立的少,另外,就是集成的MOSFET是控制器和FET在一起,一般都有過熱關斷功能,在MOSFET過熱時會自動關斷電路達到保護LED燈具的目的,這對LED燈具非常重要,因為LED燈具一般很小巧且難以進行空氣散熱?!坝械臅r候會發(fā)生LED因過熱燃燒傷人的情況,但是我們的方案從來不會這樣的?!彼硎?。
  五、盡量使用單級架構電路
  Doug表示有些LED電路采用了兩級架構,即“PFC(功率因數校正)+隔離DC/DC變換器”的架構,這樣的設計會降低電路的效率。例如,如果PFC的效率是95%,而DC/DC部分的效率是88%,則整個電路的效率會降低到83.6%!“PI的Link Switch-PH器件同時將PFC/CC控制器、一個725VMOSFET和MOSFET驅動器集成到單個封裝中,將驅動電路的效率提升到87%!”Doug指出,“這樣的器件可大大簡化電路板布局設計,最多能省去傳統隔離反激式設計中所用的25個元件!省去的元件包括高壓大容量電解電容和光耦器。”Doug表示LED兩級架構適用於必須使用第二個恒流驅動電路才能使PFC驅動LED恒流的舊式驅動器。這些設計已經過時,不再具有成本效益,因此在大多數情況下都最好采用單級設計。
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sunsigns
LV.5
2
2013-09-23 19:05

“Doug建議使用集成了MOSFET的LED驅動器產品,因為這樣做的好處是集成MOSFET的導通電阻少,產生的熱量要比分立的少”

這需要有多神的邏輯!

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sunpeng
LV.6
3
2013-09-24 11:53
@sunsigns
“Doug建議使用集成了MOSFET的LED驅動器產品,因為這樣做的好處是集成MOSFET的導通電阻少,產生的熱量要比分立的少”這需要有多神的邏輯!
誰見過哪家的路燈電源用過雙極性功率器件?廢話一堆
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2013-09-24 17:05
18v 10ma  2835高壓燈珠/芯片 ,55v 10ma 5630高壓燈珠/芯片 85v/55v 仿流明高壓燈珠  ,有需要可以聯系qq 18719449997
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led公子
LV.9
5
2013-09-25 11:00
有實際例子嗎
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led公子
LV.9
6
2013-10-08 16:56
700VMOS本身也不大啊
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2013-10-09 14:01

Doug Bailey幾個觀點都圍繞PI的特點進行宣傳,但有些觀點不太認同:

1、盡量不要使用雙極型三極管BJT:BJT的電流特性優(yōu)于MOSFET,開關特性和熱穩(wěn)定性不如MOSFET。但在中小功率驅動電源中,使用三極管可以有幾個好處:1、在工作頻率<100KHz,15W以下的驅動電源中,使用三極管,只要設計得當,無論發(fā)熱、效率還有EMI等問題,均不差于MOSFET;2、同樣他的觀點要求耐壓大于700V,600V和700V耐壓的三極管飽和壓降差別不大,且700V甚至800V對于三極管都較容易實現,而700V的MOSFET和600V的MOSFET差別就非常大,要么價格差很遠,要么導通電阻差一兩級;3、使用MOSFET要非常注意ESD等靜電防護問題,在一般生產廠家需要產生很多額外的費用,而三極管則無此問題;4、在一些成本要求較高的中小功率方案中,使用三極管的優(yōu)勢非常明顯,所以像iWatt、OB等公司都開發(fā)適合驅動三極管方案的IC,且生產手機充電器的老大賽爾XX,也有非常多的方案使用三極管驅動;5、如僅僅是針對一般路燈電源,確實使用MOSFET較好;

2、MOSFET的耐壓不要低于700V:在基礎建設比較好的國家,電網是非常穩(wěn)定,在國內,電網180-264V波動很正常,但在南亞印度或中東地區(qū),電網波動就很恐怖,尤其印度,標稱220V的有可能在120V-360V間波動,因此,做過印度市場的無論開關電源還是照明的公司,都知道,印度市場是需要考核輸入電壓360V時通過48小時考核的。因此,1、如果分地區(qū)做,基建在中國以上及國內市場,600V和650V的MOSFET是足夠的,在基建較差的國家如印度,使用700V的其實仍不夠,他們要求BVdss〉800V;2、還是價格。600V、650V、700VMOSFET的使用wafer材料是不同的,因此帶來:如要求相同的導通電阻,則700V的MOSFET要價格高好多;如價格相差不大,那700V的MOSFET的導通電阻要大好多;3、國外的好多大公司不太愿意做太細分的市場,Pi也不例外,因此他們的MOSFET統一做成的700V以上的,一來,他的產品大多是無電解方案的,本來在220V下就要求耐壓大于650V,二來可以適應不同的市場,可以降低他公司自身的成本;

3、盡量使用單機架構電路:如沒有PFC處理,單級的電路沒什么可說的,但如果是單級PFC,輸出100Hz或120Hz的低頻紋波需要較大輸出電解電容來平滑,這與他自身說的“盡量不要使用電解電容”像悖。因此,在中小功率(<30W),用單級PFC的架構可以,但在中大功率,使用兩級以上架構還是有必要的,且功率〉30W以上,大量方案的效率可以〉88%,加上PFC的95%,綜合效率〉84%;

以上是本人觀點,存在眾多可斟酌之處,歡迎大家一起探討

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sunsigns
LV.5
8
2013-10-09 14:54
@精工小鋼炮
DougBailey幾個觀點都圍繞PI的特點進行宣傳,但有些觀點不太認同:1、盡量不要使用雙極型三極管BJT:BJT的電流特性優(yōu)于MOSFET,開關特性和熱穩(wěn)定性不如MOSFET。但在中小功率驅動電源中,使用三極管可以有幾個好處:1、在工作頻率

難得兄臺對這樣的一篇半軟文發(fā)表了這么詳細的意見,不知是對Doug Bailey這個人,還是對PI這個品牌的看重。我也相應說說我的看法和不同意見吧,請指正。

1、不可否認的是,隨著繼續(xù)的發(fā)展,具體應用在開關場合,MOS相對BJT的優(yōu)勢會越來越大。

2、認可對BV因地區(qū)取舍的分析,但不太認可BV不同引起MOS導通電阻和價格差異的陳述。以我所接觸的認識,具體在600V-800V的耐壓這段范圍,耐壓和內阻接近線性反向,反映到MOS的價差也是線性變化。即是說不是“如價格相差不大,那700V的MOSFET的導通電阻要大好多”的說法。

3、單級PFC架構,還需要芯片廠家在理論級別的突破。

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led公子
LV.9
9
2013-10-09 16:20
PCB的接線也要短, 
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led公子
LV.9
10
2013-10-09 16:21
@精工小鋼炮
DougBailey幾個觀點都圍繞PI的特點進行宣傳,但有些觀點不太認同:1、盡量不要使用雙極型三極管BJT:BJT的電流特性優(yōu)于MOSFET,開關特性和熱穩(wěn)定性不如MOSFET。但在中小功率驅動電源中,使用三極管可以有幾個好處:1、在工作頻率
MOS耐壓的重要性是很大, 但是, 用大了有花錢啊
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ATTBilly
LV.5
11
2013-11-02 00:28

50W路燈AC直接輸入點亮,無需驅動??烧{光,外加其他電路,長壽命。技術交流 Q:2386196730

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