LED吸頂燈及其驅(qū)動(dòng)電源解讀
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這個(gè)電路可以驅(qū)動(dòng)21個(gè)1W的LED。其主要指標(biāo)如下：
其輸出LED電流以及效率隨輸入電壓的變化如圖10所示。
圖10. 輸出電流和效率隨輸入電壓的變化
因?yàn)殡娐分袥](méi)有采用無(wú)源功率因數(shù)校正，所以功率因數(shù)比較低。這個(gè)電路也沒(méi)有采用為減小EMI所需的濾波器，如果加上這兩項(xiàng)以后都會(huì)降低其效率。
所有這些非隔離式電源因?yàn)樵贚ED負(fù)載上會(huì)觸摸到市電，所以有嚴(yán)格的安規(guī)檢驗(yàn)，盡管采用良好的絕緣可以滿足安規(guī)的要求，但是歐盟IEC 61347-2-13 （5/2006）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在LED負(fù)載端電壓不可超過(guò)25VAC或35VDC。所以采用非隔離電源是無(wú)法出口歐盟的。
隔離式電源
最近美國(guó)TI公司推出了一種隔離式恒流源芯片TPS92070，它的電路圖如圖11所示。
圖11. TPS92070實(shí)際應(yīng)用電路圖
輸入：90-264VAC
輸出：25V，350mA
效率：>85%
1. 可調(diào)光隔離式恒流源
iW3614
其電路圖如圖12所示。
圖12. iW3614應(yīng)用電路圖
輸入：100-120VAC或220-240VAC
輸出：25V，400mA
效率：>82%
PF：>0.9 非調(diào)光模式，調(diào)光模式時(shí)取決于可控硅。
THD：滿足 IEC61000-3-2
調(diào)光兼容RC、R、RL
? LT3799
今年2月美國(guó)凌特公司宣布了一個(gè)用于LED恒流驅(qū)動(dòng)的IC（LT3799），它可以驅(qū)動(dòng)4-100W的LED，而且本身帶PFC，外置功率MOSFET開(kāi)關(guān)管，反激隔離式而不需要光耦合器，外置元件減到最少，而且還可以用于可控硅調(diào)光。
圖13 可用于高功率LED 吸頂燈的反激式隔離型恒流電源
這個(gè)電路圖是一個(gè)給24瓦吸頂燈用的演示板的電路圖。其主要技術(shù)指標(biāo)如下：
它的演示版的布置圖如圖14所示。具體應(yīng)用時(shí)當(dāng)然也可以設(shè)計(jì)成圓形。
圖14. LT3799的演示版
這個(gè)市電恒流源因?yàn)楣β蚀?，而且可以適應(yīng)4-100W的寬功率范圍（這是吸頂燈的功率范圍），所以一定是采用外置MOS開(kāi)關(guān)管，而且也因?yàn)楣β蚀?，所以要求采用功率因?shù)校正（PFC）。對(duì)于不同的功率，除了要選擇不同的MOS管外，還要求選擇不同大小的變壓器。變壓器加大了整個(gè)恒流源的體積和重量，降低了效率。但是這是為隔離市電所必需的。
六、LED吸頂燈的調(diào)光
目前全世界很多知名的LED恒流驅(qū)動(dòng)芯片公司都花了很大的力氣開(kāi)發(fā)出了很多可以和各種可控硅調(diào)光的所謂Triac配合以進(jìn)行調(diào)光的芯片。然而這也是一種相當(dāng)可悲而又可笑的事。因?yàn)榭煽毓枋巧鲜兰o(jì)六十年代的產(chǎn)品，本身是一種相當(dāng)古老而落后的器件。它的確可以用來(lái)和白熾燈配合進(jìn)行調(diào)光，可是它在調(diào)光的過(guò)程中會(huì)破壞正弦波的波形因而引起系統(tǒng)的功率因數(shù)降低，而且還會(huì)在線路上產(chǎn)生很大的干擾信號(hào)。在白熾燈調(diào)光時(shí)因?yàn)榘谉霟舻牧炼戎皇怯呻娫措妷旱挠行е禌Q定，所以可以跟著可控硅的導(dǎo)通角調(diào)光，而且對(duì)于可控硅來(lái)說(shuō)，白熾燈是一個(gè)理想的純阻負(fù)載，也不會(huì)對(duì)它的工作有什么影響。
可是換成LED以后就產(chǎn)生了一系列的問(wèn)題，首先帶整流器的LED是一個(gè)容性負(fù)載，對(duì)可控硅有很大影響，在低負(fù)載時(shí)就會(huì)不穩(wěn)定觸發(fā)，除非并聯(lián)一個(gè)電阻。但會(huì)進(jìn)一步降低系統(tǒng)的效率（增加1-2W功耗）。為了使得LED也能配合可控硅調(diào)光就必須把帶整流器的整套恒流電源系統(tǒng)的功率因數(shù)提高到看上去接近純阻負(fù)載。所以很多公司開(kāi)發(fā)出有源功率因數(shù)校正芯片。使得LED整個(gè)系統(tǒng)的功率因數(shù)達(dá)到0.9以上。不少人誤以為采用功率因數(shù)校正以后，連同可控硅在內(nèi)的整個(gè)系統(tǒng)的功率因數(shù)都可以達(dá)到0.9以上。這完全是誤解了， 即使是純阻負(fù)載接上可控硅以后功率因素也會(huì)隨調(diào)光而降低。
下面是可控硅調(diào)光過(guò)程中，帶功率因數(shù)校正（達(dá)0.96）的LED球泡燈的整套系統(tǒng)（包括可控硅在內(nèi)）的功率因數(shù)的變化（附帶也有白熾燈的數(shù)據(jù)以供比較）。
由表中可知，不管是經(jīng)過(guò)功率因數(shù)校正的LED燈，還是白熾燈，在一開(kāi)始時(shí)功率因數(shù)都可以達(dá)到0.96以上。但隨著可控硅的調(diào)光，其功率因數(shù)逐步降低，到無(wú)法再調(diào)光時(shí)，功率因數(shù)低至0.48和0.566。所以作為整個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其功率因素指標(biāo)是不符合美國(guó)能源之星的要求的。
全世界的各種可控硅調(diào)光器多達(dá)幾十種，上百種。很多LED燈為了和這些可控硅兼容，不知道做了多少試驗(yàn)和改進(jìn)，但最后還是吃力不討好。由于國(guó)外的人工很貴，所以也可以認(rèn)為這是不得已的做法，但是在中國(guó)完全可以采取另一些更先進(jìn)的做法。
為了要對(duì)LED調(diào)光，可以有很多辦法，這些方法都沒(méi)有可控硅的缺點(diǎn)。下面介紹幾種最常用的方法：
6.1 采用脈寬調(diào)制PWM調(diào)光
LED是一個(gè)二極管，它可以實(shí)現(xiàn)快速開(kāi)關(guān)。它的開(kāi)關(guān)速度可以高達(dá)微秒以上。是任何發(fā)光器件所無(wú)法比擬的。因此，只要把電源改成開(kāi)關(guān)恒流源，用改變脈沖寬度的方法，就可以改變其亮度。這種方法稱為脈寬調(diào)制（PWM）調(diào)光法。圖15表示這種脈寬調(diào)制的波形。假如脈沖的周期為tpwm，脈沖寬度為ton，那么其工作比D（或稱為孔度比）就是ton/tpwm。改變恒流源脈沖的工作比就可以改變LED的亮度。
圖15. 用改變脈沖寬度的方法來(lái)改變LED的亮度
具體實(shí)現(xiàn)PWM調(diào)光的方法就是在LED的負(fù)載中串入一個(gè)MOS開(kāi)關(guān)管（圖16），這串LED的陽(yáng)極用一個(gè)恒流源供電。
圖16. 用PWM信號(hào)快速通斷LED串
然后用一個(gè)PWM信號(hào)加到MOS管的柵極，以快速地開(kāi)關(guān)這串LED。從而實(shí)現(xiàn)調(diào)光。也有不少恒流芯片本身就帶一個(gè)PWM的接口，可以直接接受PWM信號(hào)，再輸出控制MOS開(kāi)關(guān)管。那么這種PWM調(diào)光方法有那些優(yōu)缺點(diǎn)呢？
1．不會(huì)產(chǎn)生任何色譜偏移。因?yàn)長(zhǎng)ED始終工作在滿幅度電流和0之間。
2．可以有極高的調(diào)光精確度。因?yàn)槊}沖波形完全可以控制到很高的精度，所以很容易實(shí)現(xiàn)萬(wàn)分之一的精度。
3．可以和數(shù)字控制技術(shù)相結(jié)合來(lái)進(jìn)行控制。因?yàn)槿魏螖?shù)字信號(hào)都可以很容易變換成為一個(gè)PWM信號(hào)。
4． 即使在很大范圍內(nèi)調(diào)光，也不會(huì)發(fā)生閃爍現(xiàn)象。因?yàn)椴粫?huì)改變恒流源的工作條件（升壓比或降壓比），更不可能發(fā)生過(guò)熱等問(wèn)題。
具體獲得PWM信號(hào)的方法為在墻上的PWM開(kāi)關(guān)和電位器里安裝一個(gè)PWM發(fā)生器。這個(gè)PWM發(fā)生器可以很容易地用一個(gè)555芯片形成（圖17）。
圖17. 用555構(gòu)成一個(gè)PWM發(fā)生器
這個(gè)發(fā)生器的指標(biāo)如下：
1. 輸入電源：10-36V ，20mA
2. 輸出信號(hào)：200Hz的PWM信號(hào)，0-100%，5V （也可為10V）
3.
評(píng)論