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LED电路资料
LED驱动电源
LED驱动电源是LED照明的支撑,因为LED的单体电压无法做到很高,所以需要单独的稳定电源来提供驱动和调整。
LED厂商对于LED驱动电源的认知
由于电源的问题导致LED照明产品出现不少问题,各大公司也花费了许多时间和资金投入LED驱动电源的研发,但效果都不理想,所以很多公司无可奈何之下把LED驱动电源的研发与设计外包。
LED驱动电源问题,基本上每一家做LED照明灯具的厂商均有出现;如:
路美、九洲、联创、国星光、鹤山银雨等众多大企业;许多公司专门设立了电源的研发团队,不仅造成了资金的巨大投入,同时也极大的延长了LED应用的产业周期,并且带来了种种因为电源不可靠而导致的后续问题,所以LED照明厂商都愿意把LED驱动电源外发给专业的LED驱动电源厂商来做,自已则不设计LED电源。
目前也有自己设计制造生产驱动电源的LED照明厂家,但是更多的都是照抄行业标杆的设计,自己通过更换不敏感部件来降低成本。
LED照明灯具常见的LED连接方式
LED驱动电源分类
2008年开始,LED驱动电源基本上都是采用恒流设计,
LED恒流驱动电源又分为非隔离式驱动与隔离式驱动两种恒流电源:
非隔离式LED驱动电源主要采用电阻/电容降压与电阻降压两种方式;这两种设计成本低,转换效率高,但是EMI/EMC处理困难,基本无法申请安规认证,只能通过LED照明整灯一起过安规。
此类LED驱动电源主要应用在LED日光灯/吸顶灯/天花灯/吊灯/筒灯/灯泡/LED路灯景观灯的分路恒流/护栏管等20W以下的LED照明产品中应用。
非隔离式LED驱动电源程序AC-DC电源管理芯片厂商情况如下:
1、HV9910:
HV9910是美国超科公司推出的一款IC,目前市场占有量较大,有着很好的使用范围。
这款LED驱动器IC灵活简单,效率超过90%,直接高压启动,减少相关元件的数量,从而降低了系统成本。
HV9910可将调整过的85V至265Vac或8V到450Vdc电压源转换为一个恒流源,从而为串连或并联的高亮LED提供电源。
过压或MOS管选取不当会容易造成LED永久损坏,过高的电压在没有及时反馈的情况下,MOS管会被击穿,LED过流而损坏.那需要解决的办法是,在设计这颗IC时需要前端设计限压线路。
不适合应用于波动电压大的场合,例如供电电压突然从100V升高到300V,会大电流瞬间损坏LED。
这个情况是有的,在设计时要尽量避免使用在供电电压波动太大的场合。
HV9910适合设计在供电电压相对稳定,有限压保障,负载不大的电源电路中。
2、PT4107:
PT4107是华润矽威针对高功率LED照明市场推出的一款IC,输入电压既可为传统的110V/220V交流电压,又可为18V以上到数百伏直流电压。
它以独特的电路结构,采用峰值电流检测为大功率LED提供恒定的供电电流。
PT4107为系统提供了安全可靠的过流、过温保护,提高了整个系统的可靠性。
整体供电效率可达85%以上,并为使用者提供良好的调光措施。
内部集成频率抖动功能以改善EMI。
此IC需要启动电路,电路复杂,且自身损耗比较大。
此款IC在实际应用中还是存在很多问题,例如有客户反映的:
自身发热高,还有在大W数时不稳定,会损坏LED或电源板。
(东莞勤上光电和深圳森瑞特就使用过但放弃了这个方案)。
3、LNK306
LNK306是PI公司于2004年推出的一款单片式IC,工作频率66KHZ,采用频率抖动技术以降低EMI,IC的保护功能完善,内部有短路后自动重启动的保护电路,开环故障检测及保护,限流保护和过热保护。
外围比较简单,稳定性强,效率高。
缺点是价格高,功率做大后,发热严重,噪声比较大,适合做10W以下的LED电源。
4、QX9910:
QX9910是泉芯推出的一款高亮度LED驱动IC,采用恒定关断时间控制方式(可设置),频率可达2MHZ。
需要低压启动供电电路。
5、XLT604:
XLT604是厦门联创推出的采用BICMOS工艺设计的PWM高效LED驱动控制芯片,工作频率高达300KHZ(由外部设定),其他功能如QX9910,需要低压启动供电电路
6、TAC9910:
TAC9910是台创推出的一款高亮度LED驱动IC,跟QX9910一样,采用恒定关断时间控制方式(可设置),频率可达2MHZ。
需要低压启动供电电路,封装和管脚与QX9910完全兼容。
7、UC3843:
这颗芯片是经典的开关电源PWM控制芯片,应用很广,拓扑结构是隔离式的,现在有一部分工程师将它用在非隔离电路中,做LED照明驱动用,应用情况的好坏众说不一。
它的最大特点是价格便宜,不到1元人民币。
8、FT870BA:
FT870BA是辉芒微电子推出的一款高亮度LED驱动IC,功能与HV9910类似,采用高压启动供电电路,外围设计较为简单,工作于开环的电路控制模式,不需要对环路进行环路补偿便可以得到很好的输出电流调节效果。
在全电压输入条件下,输出功率大于18W以上时电源发热量比较大,工作频率25KHZ,(在大多数电源IC需要的电感尺寸比较大,不利于电源内置)FT870的电感规格相对来讲要小很多,所以比较容易做内置。
综合以上非隔离式AC-DC电源管理芯片来讲,从性能来讲,其中以HV9910与FT870BA最好,HV9910推广较早,市场占有率较高,效率可达85%以上,PF值可达90%以上,但是HV9910做出来的电源温度较高,对于MOSFET的要求也较高特别是MOSFET的开关响应速度,成本较贵,以15W的LED日光灯电源来讲,HV9910的材料成本约在RMB12/PCS;而FT870BA是FMD2008年3月开始推向LED照明市场的,效率达85%以上,PF值达90%,且LED驱动电源温度控制在常温测试中45度左右,对于MOSFET的要求不高,以15W的LED日光灯电源来讲,FT870BA的材料成本可以控制在RMB10/PCS左右;UC3843为国半的早期产品,不算真正的恒流芯片,需采用PC817+TL431做分立恒流,效率可达93%,但PF值只有75%左右,其电流恒流精度不够,容易出现灯闪及LED光衰严重也容易烧灯,此方案基本上已经补淘汰,其它厂商的LED驱动芯片也只是刚推向市场,技术与超科与FMD据客户反映相差太远,基本上不太考虑采用。
隔离式LED驱动电源
主要采用变压器降压方式与开关电源降压方式两种,隔离式LED驱动电源新方案主要采用PWM控制开关电源降压方式和PWM+PFC控制开关电源降压方式,目前隔离式LEDAC-DC驱动电源芯片选择不是很多,其中重点讲几款现市场上主流的品牌及型号就行:
PI
LNK60X属于LinkSwitch-II,产品特性为:
精确的初级侧恒压/恒流控制器省去了次级侧控制和光耦器
无需电流检测电阻来实现最大效率
使用很少元件,并降低成本和提高可靠性的解决方案
过热保护功能–严格的容差范围(±5%)加上迟滞恢复功能,可
确保PCB温度在所有条件下均处于安全范围内
自动重启动输出短路和开环保护
EcoSmart®–轻松满足所有当前及提议中的国际能效标准–
中国(CECP)/CEC/EPA/欧盟委员会
开/关控制可在极轻负载时具备恒定的效率
在265VAC输入情况下,空载功耗<200mW
超低漏电流:
在265VAC输入情况下<5μA(无需Y电容)
轻松满足EN55015和CISPR-22B级EMI标准
LN60X主要应用在6W以下的LED照明产品的驱动电源中,应用产品如:
LED射灯/灯泡/台灯/壁灯日光灯等
TNY27X属于TinySwitch®-III,产品特性为:
非常高的效率:
大于82%,
元件数量少:
只需40个元件
不需要共模电感就能满足EN55022B对传导EMI要求
填谷电路使电源满足IEC61000-3-2THD限制
ON/OFF控制抑制由填谷(THD校正)电路引起的较高工频纹
TNY27X主要应用在6W-20W的LED照明产品的驱动电源中,应用产品如:
LED日光灯/吸顶灯/PAR系列灯/吊灯/天花灯/景观灯等.
TOP25X属于TOPSwitch-GX,产品特性为:
在通用输入范围内均可工作,因此单一的设计即可全球适用
基于单级PFC的恒压/恒流电源,
满足商业环境下最小功率因数(PF)为0.9的要求,(能源之星SSLVER1.0),
符合IEC61000-3-2中对级别C设备规定的谐波含量限制,在整个输入电压范围内均具有高效率(约80%),符合EN55015B传导EMI限值,EMI裕量>10dBμV,
自动重启动功能提供不定时的输出抗短路能力
TOP25X主要应用在9W以上要求LED驱动电源带PFC控制的LED驱动电源
2.ON安森美
单片交流-直流(AC-DC)恒流驱动器,功率范围在5至15W之间,如
NCP1013、NCP1014和NCP1028等。
NCP系列离线控制器,同时包含隔离型和非隔离型,功率高达150W。
安森
美半导体提供用于街道照明、具有单段式功率因数校正器(PFC)的参考设计。
图1(b):
输入功率介于10至25W的LED照明解决方案功能框图
NCP1651在单芯片解决方案中集成了功率因数校正和转换器,带有外部FET,允许根据所需功率实现可扩展的解决方案。
NCP1651具有隔离型降压功能,支持连续或不连续模式操作,并支持平均电流模式控制(ACMC)和固定频率控制,其高精度乘法器可用于降低总体谐波失真(THD)。
它还具有过温关闭和外部关闭等功能。
这款单段式PFC控制器适合于电子镇流器、街灯、交通信号灯和照明等应用。
对于输入功率介于25W和60W之间的LED照明应用而言,可以采用NCP1351这样的PWM控制器;对于输入功率在60W至150W范围而言,PWM控制器可以采用NCP1271;输入功率在150W至300W范围的,可以采用NCP1396这样的PWM控制器。
而对于25W至300W的输入功率范围而言,都可以采用临界导电模式(CRM)的PFC控制器NCP1606。
BYD
BF1501适用于10W以下的LED照明产品,如:
LED射灯/台灯/壁灯等
级绕组控制,消除光耦合器和TL431
新的控制技术实现了很少的元器件和低成本解决方案
恒定电压精度(CV):
±5%
恒定电压精度(CC):
±10%
各种保护功能,以应付任何单一故障案例。
高能源效率的满足能源之星2.0的要求
良好的EMI性能,容易满足en55022B级(没有Y型上限需要)
小的SOT23-6封装
LED驱动电源的商业运营
1.目前LED驱动电源,都是以客户下订单30%订金,LED驱动电源厂商做了产品后,客户支付货款,LED驱动电源厂商安排出货,或是客户验货OK后,付全款.
2.目前LED驱动电源按不同功率及技术参数的要求,利润点有高有低,但一般都不低于20%的毛利,功率越高,利润点越高,平均LED驱动电源的毛利润在30%左右。
常见LED灯具的一些特点
1:
球泡灯
外形类似白炽灯,主要用途也是用来代替白炽灯。
功率范围从1W-10W不等,根据功率不同常用1-2颗400V2.2-10UF电解。
除了一些国际大牌的高端货,其余很多都售价低廉,是LED灯的普及型号,目前产量最大。
常见品牌:
真明丽,太一节能,久好,宝诚鑫,众光,久量,泰祥,欧普,飞诺特,上舜照明,银雨,长方LED照明,三雄极光,鹤山银雨照明(真明丽)、中山鑫达、中山明然光电和深圳圆帅照明(首选科技),等等。
2:
LED日光灯
LED日光灯管灯,主要是用来代替传统日光灯和节能型荧光灯。
功率从5W-20W不等,使用高压电容250V22uf或者400V4.7-15UF的1-4颗,低压输出端电容50V330-470UF或者100V100uf一颗。
常见品牌:
林洋,超美照明,恒曼光电,鑫宏祥光电,天炫灯饰,勤上光电、雷士照明、佛山照明,长方光电,中天照明、木林森。
3:
LED路灯
LED路灯的生产和其他LED灯具略有不同,灯头和灯杆生产技术含量较低,一般都是一批传统灯杆厂家在做。
而驱动电源的技术含量很高,目前只有部分厂家有自我研发能力,绝大多数厂家都是照抄标杆厂家的设计,通过更改物料来降低成本。
路灯功率一般从40-200W之间不等,一般使用450V47-220uf电容一颗,输出电容50-100V1000-2200uf的2-8颗,电源一般装在铝壳内,用胶灌封,防水导热。
高端厂家用日系电容,中端厂家使用台系和国产电容,比如江海、立隆、艾华这些。
发展潜力巨大,销量也越来越大,主要是利润较高。
常见品牌:
杭州英飞特,飞利浦,晶辰,力为,桑达百利,冠今电子,天下明科技,申瑞达电源科技,宁波赛尔富,宁波赛耐比,福州亚锝,富华电子,中山源谷,台湾明纬,福源,茂硕,恒宇,博容兴,莱斯明科技等等。
4:
其他各种LED灯具
还有很多其他LED灯具和以上几种都大同小异,解决方案方案都差不多,主要是寿命以及可靠性等差异,使用电容的大小和其功率范围有关,一般最大不超过200W,使用电容一般都是高压引线,少量的高压焊针,以及长寿命的低压输出电容。
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