LED驅(qū)動(dòng)電源 非隔離取代隔離的趨勢(shì)

　　文章首先剖析了目前市場(chǎng)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(chǎng)發(fā)展方向。中國(guó)LED標(biāo)準(zhǔn)的選擇，將基于市場(chǎng)上最優(yōu)化的方案。順應(yīng)市場(chǎng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)方案是大勢(shì)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(lái)動(dòng)力。目前中國(guó)LED標(biāo)準(zhǔn)尚未確立，因?yàn)槭袌?chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)，目前市場(chǎng)3W隔離驅(qū)動(dòng)方案可以達(dá)到極低成本，但存在一些問(wèn)題。

　　2 市場(chǎng)目前主流3W驅(qū)動(dòng)電源簡(jiǎn)介

　　3W LED球泡燈是目前消費(fèi)需求量最大的市場(chǎng)之一，目前主流的方案是3×1W，每個(gè)燈珠3.3V300mA，通過(guò)3個(gè)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(guò)反激隔離降壓驅(qū)動(dòng)。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(duì)地，非隔離電路線路簡(jiǎn)單，所用器件少，體積小，成本較低，效率較高。隨著市場(chǎng)對(duì)成本和效率的要求，非隔離電路在小功率LED驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域開始登上舞臺(tái)。

　　3 DU8613集成開關(guān)簡(jiǎn)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(jiǎn)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(guò)流、短路保護(hù)，過(guò)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(dòng)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(dòng)方案。如圖1芯片CS端檢測(cè)到的電感電流信號(hào)經(jīng)過(guò)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(guò)檢測(cè)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(dòng)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(gè)典型的LED球泡燈應(yīng)用來(lái)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(duì)于輸入電壓、負(fù)載LED變化情況下，我們測(cè)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(huì)引起輸出電流變化，有效抑制了電網(wǎng)電壓波動(dòng)引起的擾動(dòng)。在實(shí)現(xiàn)如此理想的線性調(diào)整率的同時(shí)，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(jiǎn)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(duì)于電源廠，在生產(chǎn)中對(duì)于備料、庫(kù)存管理有顯著價(jià)值。值得一提的是，如圖6，此系統(tǒng)在短路的時(shí)候依然實(shí)現(xiàn)了恒流，這就意味著：1. 短路保護(hù)通過(guò)最安全的方式實(shí)現(xiàn)。2. 這是真正意義的全負(fù)載恒流。