LED照明驅(qū)動(dòng)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展(上)

     隨著白熾燈、熒光燈、節(jié)能燈陸續(xù)退出照明市場(chǎng)，LED照明光源和LED照明燈具迅速發(fā)展，以迅雷不及掩耳之勢(shì)席 卷世界照明市場(chǎng)，LED產(chǎn)業(yè)鏈因此蓬勃發(fā)展。LED燈珠的亮 度不斷提高，價(jià)格逐步下降；HVLEDs和倒裝LED開(kāi)拓LED 照明新的應(yīng)用技術(shù)；LED驅(qū)動(dòng)電源芯片不斷推陳出新，集成 功能更多，性?xún)r(jià)比更好，應(yīng)用更方便；塑包鋁和高導(dǎo)熱塑料 散熱器為新一代LED光源和燈具提供了創(chuàng)新設(shè)計(jì)新空間。
室內(nèi)LED光源和燈具必然是量大面廣的消費(fèi)電子產(chǎn)品，

圖1  室內(nèi)LED照明驅(qū)動(dòng)主要模式
一定會(huì)海量生產(chǎn)，擁有藍(lán)海市場(chǎng)。由于傳統(tǒng)照明光源和燈具 預(yù)留給LED驅(qū)動(dòng)電源的空間十分狹小，因此LED照明光源和 燈具的驅(qū)動(dòng)電源必須做得十分小巧，驅(qū)動(dòng)電源芯片要求性能 高度集成，以單級(jí)芯片為主，這就要求整個(gè)驅(qū)動(dòng)電源的方案 不但十分簡(jiǎn)潔，而且成本低廉；應(yīng)用電路要求更少的外圍器 件，要求LED驅(qū)動(dòng)電源的芯片 + 周邊零件的總數(shù)少于15個(gè)， 甚至少于10個(gè)。LED電源驅(qū)動(dòng)電路采用精細(xì)小巧的變
壓器、 電感器、高度較低的電解電容器，甚至電源驅(qū)動(dòng)電路不需要電解電容器、電感器或變壓器。
1 LED驅(qū)動(dòng)電源主要模式
目前，室內(nèi)LED照明光源和燈具的驅(qū)動(dòng)電源分開(kāi)關(guān)恒流 隔離和非隔離驅(qū)動(dòng)、高壓線(xiàn)性恒流驅(qū)動(dòng)等幾種模式，RC阻 容降壓由于本身功耗較大和不安全、不恒流諸多不良因素已 在淘汰之中。RC阻容降壓驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單、成本低廉；其缺 點(diǎn)：電網(wǎng)兼容差、輸出電流偏小、本身功耗較大、不安全。 開(kāi)關(guān)恒流驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：性能穩(wěn)定、高效率、電網(wǎng)兼容強(qiáng)、方 便功能拓展、升壓、降壓、升降壓應(yīng)用方便自由；其缺點(diǎn)： 體積較大、生產(chǎn)較復(fù)雜、成本略高。高壓線(xiàn)性恒流驅(qū)動(dòng)的優(yōu) 點(diǎn)：性能穩(wěn)定、易自動(dòng)化生產(chǎn)、無(wú)插件大量節(jié)省人工；其缺 點(diǎn)：燈珠利用率略低、略有殘余工頻紋波。室內(nèi)LED照明驅(qū) 動(dòng)主要模式如圖1所示。
LED驅(qū)動(dòng)單級(jí)電源芯片要求內(nèi)置高壓MOS管，線(xiàn)電壓 補(bǔ)償、源極驅(qū)動(dòng)、過(guò)壓/過(guò)流/過(guò)溫保護(hù)、開(kāi)路/短路保護(hù)等 LED照明驅(qū)動(dòng)電源必須的技術(shù)都要集成在單級(jí)芯片之中。室內(nèi)LED照明光源和燈具的狹小空間限定驅(qū)動(dòng)電源芯片 采用單級(jí)芯片，這就要求驅(qū)動(dòng)電源芯片的功能高度集成，電 源控制功能和各種保護(hù)功能盡可能地集成在芯片之中，驅(qū)動(dòng) 電源芯片的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)必須創(chuàng)新，不斷創(chuàng)造新的模式 才能滿(mǎn)足LED照明驅(qū)動(dòng)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。

2 非隔離開(kāi)關(guān)恒流驅(qū)動(dòng)已成主流
薄型塑包鋁散熱器技術(shù)和HVLEDs技術(shù)的興起，解決了 AC市電高壓經(jīng)電源變換點(diǎn)亮LED燈珠時(shí)內(nèi)部高壓電泄漏對(duì) 人體的安全問(wèn)題，塑包鋁散熱器簡(jiǎn)單而輕松地解決了LED光 源和燈具內(nèi)部高壓與外部隔離的技術(shù)難點(diǎn)，因此采用應(yīng)用電

圖2  BP2831A非隔離的開(kāi)關(guān)恒流源

圖3  升級(jí)后的芯片應(yīng)用方案                                                                                  

圖4  BP的隔離開(kāi)關(guān)恒流驅(qū)動(dòng)芯片發(fā)展路徑
路簡(jiǎn)潔的非隔離開(kāi)關(guān)恒流驅(qū)動(dòng)電源已經(jīng)成為通用平價(jià)LED照 明光源和燈具的主流電源方案。非隔離開(kāi)關(guān)恒流驅(qū)動(dòng)電源芯 片歷經(jīng)幾代的開(kāi)發(fā)更新，如今集成功能更多，應(yīng)用電路更簡(jiǎn) 潔，應(yīng)用成本更低，電源的性?xún)r(jià)比更有競(jìng)爭(zhēng)力。
鑒于HVLEDs光源降低了發(fā)熱，塑包鋁散熱器簡(jiǎn)單地解 決了LED燈具內(nèi)的高低電壓隔離，驅(qū)動(dòng)電源的選擇以恒流精 度、電源效率、功率因數(shù)的補(bǔ)償(PFC)為主考慮因素，隔離 的開(kāi)關(guān)恒流電源因使用變壓器而總體效率一般在70%-88%， 功率因數(shù)補(bǔ)償小于0.9；非隔離的開(kāi)關(guān)恒流電源恒流精度可 達(dá)3%-5%，功率因數(shù)補(bǔ)償大于0.9，電源效率大于90%，因此 成為L(zhǎng)ED照明燈具的首選。非隔離的恒流電源有非隔離的開(kāi) 關(guān)恒流電源和高壓線(xiàn)性恒流電源兩種。
非隔離開(kāi)關(guān)恒流驅(qū)動(dòng)電源芯片設(shè)計(jì)已經(jīng)高度集成化，已將LED驅(qū)動(dòng)電源需要的功能，如寬電壓輸入高精度恒流輸 出、過(guò)流保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、LED短路和開(kāi)路保護(hù)、CS電阻短 路保護(hù)、芯片供電欠壓保護(hù)等必須的功能已集成在單級(jí)芯片 之中，功率輸出的MOS管和恒流控制也集成在單個(gè)芯片上 了，應(yīng)用電路十分簡(jiǎn)潔，周邊零件一般可控制在15個(gè)以下， 可幫助為終端客戶(hù)有效地控制材料成本和生產(chǎn)成本。
非隔離開(kāi)關(guān)恒流驅(qū)動(dòng)電源應(yīng)用方案簡(jiǎn)潔，而且節(jié)省成 本。如圖2所示使用非隔離的開(kāi)關(guān)恒流源芯片BP2831A設(shè)計(jì) 的5W LED球泡燈電源，輸出DC80V、60mA，包括主芯片， 整個(gè)電路應(yīng)用的元器件共計(jì)15個(gè)，電源效率在AC220V、滿(mǎn) 載時(shí)達(dá)92%，電源可通過(guò)EMC測(cè)試。該電源的PCB板的直徑 可小至Φ18mm。(未完待續(xù))