常見的led路燈或工礦燈大都采用隔離式低電壓、大電流電源驅(qū)動。這類驅(qū)動一般都用反激或LLC拓撲，它的電路復(fù)雜，調(diào)試麻煩，系統(tǒng)自耗較大效率提升空間小，輸出匹配不靈活，維修不方便費用也高。
高效率是 LED照明產(chǎn)品對驅(qū)動電源的基本要求。因為LED的發(fā)光效率低且隨著LED溫度的升高而下降，所以高效率低溫升和LED自身的散熱是非常重要的。最好在恒流輸出中增加LED溫度負反饋，防止LED溫度過高。
高功率因素功率因素是電網(wǎng)對負載的要求。現(xiàn)在一般要求5W以上的LED燈PF>0.7，但不是強制性指標。雖然功率不大的單個用電器功率因素低一點對電網(wǎng)的影響不大,但同類負載太多或太集中,也會對電網(wǎng)產(chǎn)生較嚴重的污染。
LED自身抗浪涌的能力比較差，特別是抗反向電壓能力，這方面的保護也很重要。由于電網(wǎng)負載的頻繁開關(guān)和雷擊的感應(yīng)，電網(wǎng)系統(tǒng)會侵入和產(chǎn)生各種浪涌，有些浪涌會導(dǎo)致LED的損壞。因此LED驅(qū)動電源要有抑制浪涌的功能，保護LED不被損壞。
驅(qū)動電源要符合安規(guī)和電磁兼容的要求。使用壽命要與LED的壽命相適配。
綜上，分析綜合LED驅(qū)動隔離和非隔離兩種電源的優(yōu)劣。以非隔離電路簡單，效率高，發(fā)熱低，調(diào)試方便，負載匹配靈活，電流可控且精度高；二是成本上也比較有優(yōu)勢。設(shè)計了一款適合路燈和工礦燈的LED非隔離、高PF的驅(qū)動電源。生產(chǎn)近2000套，經(jīng)冬、春、夏3季連續(xù)使用至現(xiàn)在還未有一例返修，故分享大家。
|
方案框圖：
| 燈珠 模組 |
| 燈珠 模組 |
| 熱保護 反饋 |
| BUCK 非隔離電流控制模塊 |
| BUCK 非隔離電流控制模塊 |
 |
|||||||||||
 |
|||||||||||
|
|||||||||||
|
|
|
|||||||||
原理圖：
（輸入、防浪涌、濾波、整流電路）
（APFC控制電路）
（BUCK非隔離電流控制、熱保護反饋）
電源板圖：
（實際板圖和原理圖略有改動）
本款電源中兩個BUCK恒流控制模塊為并列方式，采用同步控制使芯片工作一致。兩路輸出電流差可微調(diào)至0.5~1mA。
一般非隔離電源在批量出貨時返修率較高，很多都是炸壞。實際上這個現(xiàn)象的根源是電網(wǎng)侵入、產(chǎn)生的浪涌電壓所致，如雷擊浪涌。這種電壓疊加在電網(wǎng)的瞬間高壓，有時高達三、四千伏以上，雖然時間很短，但能量卻極強。對于非隔離BUCK電路，會瞬間傳到輸出，擊壞恒流控制芯片、MOS管、直通燒掉整條燈管。
在設(shè)計時按非隔離的這個缺陷，加強了防浪涌功能，在輸入濾波增加壓敏元件，直流輸出端增加NTC元件。但最重要的還是采用了獨立的APFC電路，整體提高了防浪涌、諧波干擾能力，整機的總諧波失真低于10% 。在 90—265V電壓內(nèi)，功率在80—120W范圍，PF值大于0.98—0.999 。
LED的電流特性確定了BUCK非隔離電路在功率輸出方面的靈活性優(yōu)勢。在設(shè)計大功率電源前，成功地設(shè)計了8—18W、2x18W小功率非隔離日光管電源。以18W為例，當(dāng)時流行288燈珠方案，而我的非隔離僅用2835燈珠90粒，而且發(fā)熱低無閃爍，大大降低了成本，這款產(chǎn)品經(jīng)大量長期使用還沒有發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷方面損害。非隔離方式可以靈活設(shè)計不同輸出功率的LED燈珠模組（串、并組合），APFC電路直流輸出電壓可用控制在380—450V范圍，當(dāng)輸出電流一經(jīng)確定，功率就只與燈珠數(shù)量相關(guān)了（在系統(tǒng)功率范圍內(nèi)），當(dāng)然、燈珠的質(zhì)量和參數(shù)一致性就顯得比較重要了。本款電源負載采用1-3W通用燈珠，100W 2x28粒，電流2x550mA ，120W2x30粒，電流2x620mA，長時間工作穩(wěn)定可靠。根據(jù)實驗調(diào)試，此電源最低可用調(diào)整到2x40W，最高可調(diào)整到2 x75W穩(wěn)定工作，且溫升均低于同功率隔離電源。
由于電源設(shè)計設(shè)計短，保護和反饋控制還比較簡單，沒有考慮調(diào)光和智能控制，還需要在今后逐步給予完善升級。作為大功率LED模塊化輸出，這僅是個嘗試，但有了這個基礎(chǔ)，就還可以探索走的更遠一些…路漫漫其修遠兮吾將上下而求索。
敬請各位同行斧正指教 謝謝！
