詳解LED日光燈電源的設(shè)計制作

　　關(guān)于外形

　　現(xiàn)在LED日光燈電源,做燈的廠家普遍要求放在燈管內(nèi),如放T8燈管內(nèi).很少一部分外置.不知道為什么都要這樣.其實(shí)內(nèi)置電源又難做,性能也不好.但不知為什么還有這么多人這樣要求.可能都是隨風(fēng)倒吧.外置電源應(yīng)該說是更科學(xué),更方便才對.但我也不得不隨風(fēng)倒,客戶要什么,我就做什么.但做內(nèi)置電源,有相當(dāng)難度哦.因?yàn)橥庵玫碾娫?形狀基本沒有要求,想做多大做多大,想做成什么形狀也沒關(guān)系.內(nèi)置電源,只能做成兩種,一種是用的最多的,就是說放在燈板下面,上面放燈板。

　　下面是電源,這樣就要求電源做的很薄,不然裝不進(jìn).而且這樣只能把元件倒下,電源上的線路也只有加長.我認(rèn)為這樣不是個好辦法.不過大家普遍喜歡這樣搞.我就搞.還有就是用的少一些,放兩端的,即放在燈管兩頭,這樣好做些,成本也低些.我也有做過,基本就是這兩種內(nèi)置形狀了。

　　關(guān)于此種電源的要求和電路結(jié)構(gòu)的問題

　　我的看法是,因?yàn)殡娫匆獌?nèi)置在燈里,而發(fā)熱是LED光衰最大的殺手,所以發(fā)熱一定要小,就是效率一定得高.當(dāng)然得有高效率的電源.對于T8一米二長的那種燈,最好是不要用一支電源,而是用二支,兩端各一只,將熱量分散.從而不使熱量集中在一個地方.電源的效率主要取決于電路的結(jié)構(gòu)和所用的器件.先說電路結(jié)構(gòu),有些人還說要隔離電源,我想絕對是沒必要的,因?yàn)檫@種東西本來就是置于燈體內(nèi)部,人根本摸不到.沒必要隔離,因?yàn)楦綦x電源的效率比不隔離效率要低,第二是,最好輸出要高電壓小電流,這樣的電源才能把效率做高.現(xiàn)在普遍用到的是,BUCK電路,即降壓式電路.最好是把輸出電壓做到一百伏以上,電流定在100MA上那樣,如驅(qū)動一百二十只,最好是三串,每串四十只,電壓就是一百三十伏,電流60MA.這種電源用的很多,本人只是認(rèn)為有一點(diǎn)不好,如果開關(guān)管失控通咱,LED會玩完.現(xiàn)在LED這么貴.我比較看好升壓式電路,此種電路的好處,我反復(fù)的說過,一是效率較降壓式的高些,二是電源壞了,LED燈不會壞.這樣能確保萬無一失,如果燒壞一個電源,只是損失幾塊錢,燒一個LED日光燈,就會賠掉上百元的成本.所以我一直首推還是升壓式的電源.還有就是,升壓式電路,很容易把PF值作高,降壓式的就麻煩一些.我絕對升壓式電路用于LED日光燈的好處還是有壓倒性的強(qiáng)于降壓式的.只是有一年缺 點(diǎn),就是在220V市電輸入情況下,負(fù)載范圍比較窄,一般只能適用于100至140個一串或兩串LED,對于少于此數(shù)的,或是夾在中間的,卻用起來不方便.不過現(xiàn)在做LED日光燈的,一般60CM長那種都是用100至140,一米二的那種,一般就是用二百到二百六那樣,使用起來還是可以的.所以現(xiàn)在LED日光燈一般使用的是不隔離降壓電路,還有不隔離升壓電路,此種電路用于LED日光燈,應(yīng)該可以算是本人首創(chuàng)。

　　關(guān)于高PFLED日光燈電源,大電流的LED日光燈電源的看法:

　　個人認(rèn)為這些做法有很多時候?qū)嵲谑巧岜局鹉┒?現(xiàn)在先請問一下LED相對于傳統(tǒng)燈具的優(yōu)勢在哪,第一,節(jié)能,第二長壽,然后是不怕開關(guān),對吧.但是現(xiàn)在使用的高PF的方法,均是使用無源填谷PF電路,由原來的驅(qū)動方式,即48串,6并改為,24串12并,這樣的話,在220V情況下,效率會降下五個百分點(diǎn)左右,于是LED日光燈電源,發(fā)熱量更高了,燈珠也會受到一點(diǎn)影響。

　　還有一個問題,就是,24串12并的做法,會讓LED日光燈燈珠的布線變的很難受,不好布線了.我看,最好的方式還是48串一串方式好,主要是效率高,發(fā)熱小,而且布線容易,不復(fù)雜。

　　更有甚者,現(xiàn)在還有人提出什么24并,12串,這種方式只適合用于隔離電源,不隔離電源根本不適用.更有些不懂電源常識的人覺得自己非隔離電源做到恒流600MA輸出就好牛比了,其實(shí)他都沒有自己仔細(xì)的放在燈管里試過,象這種不熱爆了才怪。所以說,現(xiàn)在搞什么低壓大電流做LED日光燈電源,實(shí)是舍本求末的做法。

　　兩種恒流控制方式

　　下面要說的是,兩種恒流控制模式的開關(guān)電源,從而產(chǎn)生兩種做法.這兩種做法,無論是原理,還是器件應(yīng)用,還是性能差別,相當(dāng)都較大。

　　首先說原理.第一種以現(xiàn)在恒流型LED專用IC為代表,主要如9910系列,AMC7150,凡是現(xiàn)在打LED恒流驅(qū)動IC的牌子基本都是這種,且叫他恒流IC型的吧.但我認(rèn)為這種所謂恒流IC做恒流,效果卻不怎么好.其控制原理相對來說較簡單,就是在電源工作的原邊回路,設(shè)定一個電流閥值,當(dāng)原邊MOS導(dǎo)通,此時電感的電流是線性上升的,當(dāng)上升到一定值的時候,達(dá)到這個閥值,就關(guān)斷電流,下一周期再由觸發(fā)電路觸發(fā)導(dǎo)通.其實(shí)此種恒流應(yīng)該是一種限流,我們知道,當(dāng)電感量不同的時候,原邊電流的形狀是不同的,雖然有相同的峰值,但電流平均值不同.因此,象這種電源一般就是批量生產(chǎn)時,恒流大小的一致性不太好控制.還有就是此種電源有一個特點(diǎn),一般是輸出電流是梯形的,即波動式電流,輸出一般是不用電解平滑的,這也是一個問題,如果電流峰值過大,會對LED產(chǎn)生影響.如果電源的輸出級沒有并電解來平滑電流的那種電源,基本上都屬此類.即判斷是否是這種控制方式,就看其輸出有沒有并上電解濾波了.這種恒流我原來一直叫其為假恒流,因?yàn)槠浔举|(zhì)就是一種限流,并不是經(jīng)過運(yùn)放比較,而得到的恒流值。

　　第二種恒流方式,應(yīng)該可以叫做開關(guān)電源式的.這種控制方式和開關(guān)電源的恒壓控制方式相似.大家都知道用TL431做恒壓吧,因?yàn)槠鋬?nèi)部有一個2.5伏的基準(zhǔn),然后用電阻分壓方式.當(dāng)輸出電壓高一點(diǎn)的時候,或低一點(diǎn)的時候,就產(chǎn)生一個比較電壓,經(jīng)過放大,去控制PWM信號,所以此種控制方式可以很精確的控制電壓.這種控制方式,需要一個基準(zhǔn),還需要一只運(yùn)放,如果基準(zhǔn)夠準(zhǔn),運(yùn)放放大倍數(shù)夠大,那么就定的很準(zhǔn).同樣的,做恒流,就是需要一個恒流基準(zhǔn),一個運(yùn)放,用電阻過流檢測,作為信號,然后用這個信號放大,去控制PWM,可惜現(xiàn)在就是不太好找到很準(zhǔn)的基準(zhǔn)信號,常用的有三極管,這個做基準(zhǔn)溫漂大,還有就是可以拿二極管約1V的導(dǎo)通值做基準(zhǔn),這樣的也可以,可都不高,最好的是用運(yùn)放加TL431當(dāng)基準(zhǔn),但電路復(fù)雜.但這樣做的恒流電源,恒流精確度還是好控制的多.而這種模式控制的恒流,其輸出一定得加電解濾波,所以輸出電源是平滑直流,不是脈動的,脈 動的話就沒法取樣了.所以要判定是哪種只要看其輸出是否有電解就行了.

　　兩種恒流控制模式?jīng)Q定了使用兩類不同的器件，從而決定了兩種電路器件使用不同,性能的不同,成本亦不同。

　　以9910系列為代表的恒流型控制IC做的LED電源,實(shí)際是限流,控制較簡單,嚴(yán)格的說起來,其不屬于開關(guān)電源控制的主流模式,開關(guān)電源控制的主流模式是一定要有基準(zhǔn)和運(yùn)放的.但這種IC出來就只能用于LED,很難用于其它的東西,只是因?yàn)長ED對紋波要求極低.但因?yàn)槭侵挥糜贚ED,所以現(xiàn)在價格較高.基本就是使用9910加MOS管制作,輸出無電解,一般我看很多人就是用工字電感做功率轉(zhuǎn)換電感的.這種電源,一般廠家的芯片資料上有出圖,基本都是降壓式.我也不多說了,精于此道的人比我多的多。

　　二是以我為代表的,即是開關(guān)電源控制模式的恒流驅(qū)動器.這種,就是以普通的開關(guān)電源芯片為核心轉(zhuǎn)換器件,這種芯片很多,如PI的TNY系列,TOP系列,ST的VIPER12,VIPER22,仙童的FSD200等,甚至只用三極管或是MOS管的RCC等,都可以做.好處是成本低,可靠性也不錯.因?yàn)槠胀ǖ拈_關(guān)電源芯片不但價格好,而且都是經(jīng)過大量使用的經(jīng)典產(chǎn)品.象這種IC其實(shí)一般集成了MOS管,比9910外加MOS方便,但控制方式復(fù)雜一些,需要外加恒流控制器件,可以用三極管,或是運(yùn)放.磁性元件可以用工字電感,亦可用帶氣隙的高頻變壓器.

　　我愛用變壓器,因?yàn)殡姼械某杀倦m然很低,但我覺得其帶負(fù)載能力不行,再者調(diào)節(jié)感量也不靈活.所以我覺得比較好的器件選擇是,普通的集成MOS的開關(guān)電源芯片加高頻變壓器,從性能,成本上,都是最理想的選擇,不需要去用什么恒流IC,那種東西,又不好用,又貴。

　　最后說一下,區(qū)別這兩種電源,一個最重要的方法,就是看其輸出是否有電解電容作濾波.

　　關(guān)于供電問題

　　不管是做限流型恒流控制的電源,還是運(yùn)放控制的恒流電源,都要解決供電問題.即開關(guān)電源芯片工作 的時候是需要一個相對穩(wěn)定的直流電壓為其芯片供電的,芯片的工作電流從一個MA到幾個MA不等.有一種象FSD200,NCP1012,和HV9910,此種芯片是高壓自饋電的,用起來是方便,但高壓饋電,造成IC熱量的上升,因?yàn)镮C要承受約300V的直流電,只要稍有一點(diǎn)電流,就算一個MA,也有零點(diǎn)三瓦的損壞耗了.一般LED電源不過十瓦左右,損失零點(diǎn)幾瓦一下就可以將電源的效率拉下幾個點(diǎn).還有就是典型象QX9910.,用電阻下拉取電,這樣,損耗就在電阻上,大約也得損失它零點(diǎn)幾瓦吧.還有就是磁耦合,就是用變壓器,在主功率線圈上加一個繞組,就象反激電源的輔助繞組一樣,這樣可以避免損掉這零點(diǎn)幾瓦的功率.這也是我為什么不隔離電源還要用變壓器的原因之一,就是為了避免損失那零點(diǎn)幾瓦的功率,將效率提幾個點(diǎn)。

　　不隔離型降壓式電源設(shè)計方法概論

　　非隔離降壓型是現(xiàn)在普遍使用的電源結(jié)構(gòu),其幾乎占了日光燈電源百分之九十以上.很多人都以為不隔離電源只有降壓型一種,一說不隔離,就想到降壓型,就想到說對燈不安全-指電源損壞后.其實(shí)降壓型只是一種,還有兩種基本結(jié)構(gòu),即升壓,和升降壓,即BOOST AND BUCK-BOOST,后兩種電源即使損壞.不會影響到LED,有這種好處。

　　降壓式電源也有其好處,主要第一點(diǎn),適合用于220,但不適用于110,因?yàn)?10V本來電壓就低,一降就更低了,那樣輸出的電流大,電壓低,效率做不太高。

　　降壓式220V交流,整流濾波后約三百伏,經(jīng)過降壓電路,一般將電壓降到直流150V左右,這樣即可實(shí)現(xiàn)高壓小電流輸出,效率可以做高.一般用MOS做開關(guān)管,做這種規(guī)格的電源,我的經(jīng)驗(yàn)是,可以做到百分之九十那樣差不多,再往上也困難.原因很簡單,芯片一般自損會有零點(diǎn)五W到一W,而日光燈管電源不過就是十W左右.所以不可能再往上走.現(xiàn)在電源效率這個東西很虛,很多人都是吹,實(shí)際根本達(dá)不到.常見有些人說什么3W的電源效率做到百分之八十五了,而且還是隔離型的。

　　告訴大家,即便是跳頻模式的,空載功耗最小,也要0.3W,還什么輸出3W低壓,能到百分之八十五,其實(shí)有百分之七十算很好了,反正現(xiàn)在很多人吹牛不打草稿,可以忽悠住外行,不過現(xiàn)在做LED的懂電源的也不多。我說過,要效率高,首先就要做非隔離的,然后輸出規(guī)格還要高壓小電流,可以省去功率元件的導(dǎo)通損耗,所以象這種LED電源的主要損耗,一就是芯片自有損耗,這個損耗一般有零點(diǎn)幾W到一W的樣子,還有一個就是開關(guān)損耗了,用MOS做開關(guān)管可以顯著減小這個損耗,用三極管開關(guān)損耗就大很多.所以盡量不要用三極管.還有就是做小電源,最好不要太省,不要用RCC,因?yàn)镽CC電路一般的廠家根本做不好質(zhì)量,其實(shí)現(xiàn)在芯片也便宜,普通的開關(guān)電源芯片,集成MOS管的,最多不過兩元錢,沒必要省那么一點(diǎn)點(diǎn),RCC只省點(diǎn)材料費(fèi),實(shí)際上加工返修等費(fèi)用更高,到頭到反而得不償失的那樣。

　　降壓式電源的基本結(jié)構(gòu)就是將電感和負(fù)載串入300V高壓中,開關(guān)管開關(guān)的時候,負(fù)載即實(shí)現(xiàn)了低于300V的電壓,具體的電路很多,網(wǎng)上也很多,我也不畫圖再說了.現(xiàn)在9910,還有一般的市場上的恒流IC基本都是用這種電路來實(shí)現(xiàn)的.但這種電路就是開關(guān)管擊穿的時候,整個LED燈板就玩完,這應(yīng)該算是最不好的地方了.因?yàn)楫?dāng)開關(guān)管擊穿的時候,整個300V的電壓就加在燈板上,本來燈板只能承受一百多伏電壓,現(xiàn)在成了三百伏了,這種情況一發(fā)生.LED肯定要燒掉.所以很多人說非隔離的不安全,其實(shí)就是說降壓的,只是因?yàn)橐话惴歉綦x的絕大多數(shù)是降壓的,所以認(rèn)為非隔離的損壞一定要壞LED.其實(shí)另外兩種基本的非隔離結(jié)構(gòu),電源損壞,不會影響LED的。

　　降壓式電源要設(shè)計成高壓小電流,效率才能高,細(xì)說一下,為什么?因?yàn)楦邏盒‰娏?可以讓開關(guān)管電流的脈寬大一些,這樣峰值電流就小一些,還有就是,對電感的損耗也小一些,通過電路結(jié)構(gòu)就可以知道,電路不方便畫,具體也難以再敘述下去了.就隨便總結(jié)一下,降壓電源的好處是,適合于220高壓輸入使用,以使得功率器件承受的電壓應(yīng)力小,適合做大電流輸出,比如做100MA電流,比后兩種方式來的輕松,效率要高.效率算比較高的,對電感的損耗較小,但對開關(guān)管損耗大一些,因?yàn)樗薪?jīng)過負(fù)載的功率必須要經(jīng)過開關(guān)管傳輸,但輸出的功率,只有一部分經(jīng)過電感,如300V輸入,120輸出的降壓型電源,只有300-120,即180的部分要經(jīng)過電感,120的部分是直接導(dǎo)通進(jìn)入負(fù)載的,所以說對電感損耗比較小,但輸出的功率,全部要經(jīng)過開關(guān)管轉(zhuǎn)化。

　　LED日光燈已經(jīng)告別了高價時代

　　講的明白一點(diǎn)就是,LED已經(jīng)告別了高利潤的時代.很多原來想在LED日光燈行業(yè)里拿暴利的人玩不轉(zhuǎn)了.我可以給大家算一個帳。

　　LED日光燈告別高價時代的主要標(biāo)志,就是草帽燈珠的降價,現(xiàn)在亮度達(dá)到2000MCD以上的120度草帽燈(單顆光通量>6流明),0.2元已經(jīng)大把有賣了,原來的時候,這個價格至少是0.5元了.我來算一個帳,就由原來傳統(tǒng)的PC管加草帽LED組成的日光燈來計算吧。

　　1.2米LED日光燈,264粒燈珠,15W的LED日光燈.PC管,加燈板,加普通LED日光燈恒流電源,這三件加起來,成本最多30元可以搞定.燈珠按0.2元一顆,那么就最多是60元了,加起來材料成本大約90元,扣去其它的東西,賣150元是合理的.因此LED日光燈現(xiàn)在已經(jīng)不再是高價時代,再過一年,這個價格會突破100元大關(guān)的,但市場推廣卻需要一段時間.做LED照明的人要學(xué)會調(diào)整心態(tài)了,暴利時代已經(jīng)一去不返了。