LED驅(qū)動電源 非隔離取代隔離的趨勢

　　文章首先剖析了目前市場最大用量主流的3W LED球泡燈方案，隔離3×1W。提出這種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，基于這種優(yōu)缺點(diǎn)，提出了日后方案的市場發(fā)展方向。中國LED標(biāo)準(zhǔn)的選擇，將基于市場上最優(yōu)化的方案。順應(yīng)市場發(fā)展，本文應(yīng)用DU8613芯片，基于非隔離BUCK拓?fù)涮峁┝艘环N3W球泡燈LED恒流控制驅(qū)動方案，并提供了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和相關(guān)波形圖，并且展望了非隔離驅(qū)動的發(fā)展空間。

　　1 引 言

　　隨著絕緣散熱材料的優(yōu)化普及，非隔離驅(qū)動方案是大勢所趨。更高的效率的實(shí)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(fèi)者帶來動力。目前中國LED標(biāo)準(zhǔn)尚未確立，因?yàn)槭袌黾ち腋偁帲壳笆袌?W隔離驅(qū)動方案可以達(dá)到極低成本，但存在一些問題。

　　2 市場目前主流3W驅(qū)動電源簡介

　　3W LED球泡燈是目前消費(fèi)需求量最大的市場之一，目前主流的方案是3×1W，每個燈珠3.3V300mA，通過3個燈珠串聯(lián)方式形成負(fù)載，輸出負(fù)載為10V/300mA. 由于電網(wǎng)電壓整流后和此輸出負(fù)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(qū)動。然而隔離電路結(jié)構(gòu)復(fù)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(chǎn)。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(qū)動領(lǐng)域開始登上舞臺。

　　3 DU8613集成開關(guān)簡化線路實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)3WLED球泡燈恒流控制

　　DU8613是一款連續(xù)電流工作模式的降壓式恒流控制器，具有3%的系統(tǒng)恒流精度，內(nèi)部集成了500V高壓MOSFET，在一定程度上簡化了外圍電路，并且設(shè)定了采樣電阻開路、短路保護(hù)，輸出過流、短路保護(hù)，過溫保護(hù)等保護(hù)功能。DU8613是基于TRUEC2技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)高精度的恒流控制方法，專門用于3WLED非隔離球泡燈驅(qū)動的芯片。圖1所示是利用該芯片實(shí)現(xiàn)的一種降壓驅(qū)動方案。如圖1芯片CS端檢測到的電感電流信號經(jīng)過專利技術(shù)處理，如圖2中的TRUEC2閉環(huán)恒流控制模塊，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制開關(guān)管占空比，從而實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。

圖1：全閉環(huán)非隔離降壓恒流LED驅(qū)動電源參考示意圖

圖2：DU8613內(nèi)部功能圖

圖3：DU8613球泡燈應(yīng)用實(shí)物圖及其PCB布線圖　　4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　我們選擇一個典型的LED球泡燈應(yīng)用來做IC功能的驗(yàn)證，基本電參數(shù)如下：

　　輸入電壓范圍：180~265VAC/50Hz 典型效率：>88%

　　輸出電壓范圍：3~52VDC 輸出電流：60mA

　　標(biāo)稱輸出功率：3W

　　對于輸入電壓、負(fù)載LED變化情況下，我們測試得到如下線性、負(fù)載調(diào)整率結(jié)果：

圖4：系統(tǒng)線性調(diào)整率

　　圖4的線性調(diào)整率接近0，這是因?yàn)樾酒鹬芷陂]環(huán)控制，立刻響應(yīng)，不會引起輸出電流變化，有效抑制了電網(wǎng)電壓波動引起的擾動。在實(shí)現(xiàn)如此理想的線性調(diào)整率的同時，還省卻了第二代控制芯片因?yàn)榫€性補(bǔ)償?shù)脑S多外圍元器件，簡單即完美的哲學(xué)在此設(shè)計(jì)中再一次體現(xiàn)。

圖5：系統(tǒng)負(fù)載調(diào)整率

　　圖5中的系統(tǒng)負(fù)載調(diào)整率為0.3%，它的實(shí)際意義是多套燈負(fù)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(shè)計(jì)電流值相同，可以使用同一套電源，對于電源廠，在生產(chǎn)中對于備料、庫存管理有顯著價值。值得一提的是，如圖6，此系統(tǒng)在短路的時候依然實(shí)現(xiàn)了恒流，這就意味著：1. 短路保護(hù)通過最安全的方式實(shí)現(xiàn)。2. 這是真正意義的全負(fù)載恒流。