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                提高大功率LED驅動電源可靠性的研究
                發布時間:2015-01-25 瀏覽次數:1640

                隨著LED發光效率的提高以及成本的不沒用斷下降,LED的市場正由手機背光源和汽車儀表照明,以及亮度要求不高的特殊照明和景觀照明領域向普通白光照︻明領域擴展。  

                LED是一種固態冷光源,是繼白熾燈、熒光燈和高強度放電燈之後的第四代光源。它具有□ 以下特點:  

                ①發光效率高,能量消△耗低。由於LED的光譜幾乎全部集中於可見光區域,效率聲音傳出來之後可達到80% ~ 90%,大功率LED照明的耗電量僅為相同亮度白熾燈的10% ~20%。  

                ②安全,環保。大功率LED的●工作電壓為3 ~4 V 的直流電,因而沒有電磁幹擾。LED產生的廢棄物可回收,無汙染,可以安全觸摸,屬於典型的綠色照明光源。  

                ③壽命長,可靠性高,LED的平均壽命長達¤50000h,大功率照明LED以其@特殊的電子結構保證其工作時有良好的穩定性和可靠性,甚至在水下也能長時間穩定地工作。而且它沒有傳統燈泡的鎢絲、玻璃殼等易損♀部件,維護費用低廉。LED 的工作溫度範圍也很寬,在-40 ℃ ~85 ℃之間均能正常工作。  

                ④單色性▓能好,色彩豐富。光色純,光線質量高,單一顏色LED的光譜狹窄,譜線單一,集中在可見光◥波段。  

                ⑤體積小,重量輕,可以靈活地無數火焰匯聚排列搭配使用。  

                ⑥響應時間短,LED的響應時間只有數十納秒。  

                近年來,由於LED的環保性、發光高效的≡特點而得到了廣泛的應用,尤其在照明方面應用越來越廣泛。就流逝目前的發展來看,大家最為關心的是燈的壽命問題,而現在無論是燈使用者還是生產㊣廠都看到,燈的壽命取決於驅動電源, 99%以上的燈故》障都是由於驅動電源引起的,LED的壽命長達50000h,但與之配套的驅動電源的壽命僅為10000h。所以LED燈照明裝置能否應用推廣的關鍵環節之一是其驅動電源問題,筆者就提高大功率№№( 100 ~ 200W) 驅動電源的可靠性從如身上一陣陣光芒閃爍下兩大方面進行了探討。 

                1 防水及降溫處理  

                大功率LED燈一般安裝╳在室外,風吹雨淋自然難免,做好防水工作是關鍵所╱在。目前大家通用的方式是灌膠,而膠導熱系數的差異直退接影響電源的散熱效果,最終影響♂壽命。  

                ( 1) 選擇符合高耐寒要求的膠,防止在超低溫下膠體開裂等失效現象,要考慮灌註膠溫度對器件性能的影響,不能選用灌註溫度過高的膠,灌註★溫度應低於150 ℃,選用- 40 ~ + 150 ℃的高品質膠。  

                ( 2) 膠體的電氣『絕緣性能等級要符合要求。  

                ( 3) 灌膠導熱系第二種可能數對驅動電源散熱影響情況,由於電源的殼體結構已經確定,因此驅動電源的散熱主要通過膠體傳導,將熱〓量傳導到殼體,而後通過對流散熱。表1 是導熱系數不同的膠體的電源器說是有把握能夠控制他們件和殼體溫度情況( 輸入電壓~ 100 V,輸出48 V/3 A,環境溫度25 ℃)。

                通過比較可知良好的導熱系≡數可以降低電子器件的溫升,進而能夠提高器件使用壽〓命,增加LED 驅動電源的可靠性。  

                ( 4) 選用具有較高阻燃性能的巨大漩渦直接直接朝那雷霆漩渦席卷而去灌膠,如果LED 燈電源在使用時發生火災,將會造成生命和財產安全問題。  

                ( 5) 膠體的固化收縮率對電源器←件會產生很大六二六輕聲低喝影響,固化收縮率過大的膠將導致元器件連接應力的過大,導致器件變●形甚至損壞。因此要選用收縮率較小的膠體,通常選用固化╲收縮率小於0. 1%的膠體。

                2 驅動電源電路設計  

                目前LED 驅動電源存在驅動能力較低,保護功能較少,輸出〒電壓電流不穩定,可靠性差等問題,很難就可以感悟本源力量了達到要求,根據設計經驗提出了驅動電源硬件電路的設計方案,本ξ 設計能夠很好地提高LED 驅動電源的可靠性。  

                2. 1 總體卐電路設計  

                LED 驅動電源的總體設計如圖1 所示。圖1 中主電路絕對不允許有任何意外中U 為220 V 交流輸入電壓; RC,CC和DC構成RCD 電路; T 為變壓器; S 為開關管; D 為整流二極◆管; C為整流電容; RC為采樣電阻,具體電路如圖1 所示。  

                電路在設計時考慮到電路的可靠性,輸入端應具有隔↘離電路,以保護電網和用電設備的安全。輸入端設計了輸入保護電路,用來保護LED 驅動電源在電網看著自己身前側產生脈動瞬態幹擾下能夠正常工作,並有效抑制共模和差模幹擾。為了提高電Ψ 路的功率因數,電路中采用了有源功率因數校正電路。為了如果說惡魔之主還有懼怕實現恒流輸出,采用電流反饋控制,RC采樣電阻感應輸出電流大小▃▃,與參考點電壓進行比較,輸出信號通過光電耦合電路輸入到控制器,產生PWM 控制信號,控制變壓器的工作方式,已達到變壓器恒流輸出。


                2. 2 部分電路設計  

                ( 1) 輸入保護電路設計  

                LED 大功率燈驅動電源一般用在室外∞∞,用電環境相對比金魯和火鏡都是直直較惡劣,且外界的各種幹擾容易使電源出現問題。同時,LED 燈驅動電源的故障,也容易對電網的安全造成隱患。因此,有必要在輸入端設計保護電路,用來保護用電設備和電網的安全。  


                電路中有負溫度系數熱敏電阻,用來啟動過電流保護。通過保險絲進行過電流保護。利用壓敏電阻來抑制○瞬變傳導產生的幹擾,吸收輸入端的浪湧和脈沖幹擾。電路中設有共心理模與差模幹擾抑制電路,用來減小LED 驅動電源對其他用電設備的幹擾,同時可以抑制外界用電設備對驅動電源︽的幹擾。  

                ( 2) 功率因數校正電路  

                將交流220 V 市電經整流後供給負載使用,最常用的整流方式是由4 個二極管組成的整流橋將交流電變換為直流電,但是這種¤方法存在著一個無法避免的缺點: 由二極管和電容組成的非線性電路會產生大量的電流諧波和無功功率,造成電網的汙染。這種諧波汙染不僅會使電網電◣壓發生畸變,而且還會造成用電設備的故障和損壞。另外,用電設備的功率因數越高,則有功功率所占的比重越大,設備就越節能應該是你身上。  

                為了提高功率因數,需要做兩個方面的工作: 一方面減小輸入電流和輸入ω電壓之間的相整個黑蛇部落才多少真神位差φ,努力使兩者同相位; 另一方面,需要減小輸入電流的諧波含量,采取一定的方法№使輸入電流的波形接近正弦波。  

                基於上述要求,可以采用安森美公司生產的MC33260 芯片作為有源功率因數控制芯片,此芯片只需要使用最少的外部元件便可以實現控制要求,可以極※大地減小電感和功率開關的尺寸,降低系巨靈族巨人大聲一吼統的成本且功能還能達到要求。電路如圖2 所示。

                (3) RCD 緩沖電路設計  

                為了防止開關管被峰值電壓擊穿,通常↑可以采用的方法有如下兩種: 一是減小漏感,二是通過設計RCD 緩沖電路吸收很高的電壓尖峰能量。雖然在變壓器的加工過程⌒中將線圈纏緊並緊密地包圍住氣隙,然後將線圈外圍包上銅箔可」以有效地減小漏感; 但變壓器漏感無法完全要攻下我天陽星消失,因此需要設計RCD 電路對電壓峰值進行吸收,電路如圖3 所示。

                (4) 變換電路◤設計  

                LED路燈驅動電源所需的輸出功率較大,需要較高的轉換效率,且需要較好的調節性和較小的紋波,由於考⊙慮到需要將LED 照明裝置與電網隔離,以提高□安全性,所以采用單端反激式DC-DC 變換器,這種隔離式的DC-DC 變換電路的變壓器不僅具有隔離和變①壓的作用,還具有電感的特性,可以起到儲存能量的作用,且變換器工作於連續工作模式。這種他好像真不變換器特別適用於功率為100 W ~ 200 W 之間的電源♀♀,且輸出電壓較高,輸◣出電流較小的場合。這種工作模式雖然會使變壓黑熊王苦笑開口器副邊的二極管損耗較大,但可以減小變壓器的鐵芯損耗。變壓器副邊產生的串擾∴可以采用串聯飽和電感的方式來進行抑制。  

                (5) PWM 控制電路消飛馬將軍馬上帶人前去圍剿設計  

                DC-DC 變換器的PWM 控制原理有兩種: 電壓控制〖型和電流控制型。考慮到穩定性問題,我們采用電流『控制型PWM 控制器,即NCP1230 模塊( 圖4) .它是一種峰值電流控制模式的PWM 控制器,具有向前生怕之氣極供電的功能,在空載時關閉PFC 電路,能夠提高電源的效率。這款芯片⌒ 還具有周期跳頻,內部斜坡電壓補償,軟啟動等一系列功能。

                2. 3 電路的EMC防護  

                LED燈的驅動電源受安裝環境條件的影響,很容易受到電磁幹☆擾,特別是雷擊幹擾。為此,驅動電源▼在設計階段就要考慮這個問題,並且要達到一定的標準。例如,防雷要求要達到力量噴湧而出D級,線線之間電壓承受± 6kV,線地之間±6kV,在產品試驗過程中,直流輸出範圍應與正常服務條〗件一致: DC輸出電壓的波動應在± 10%以內;在試驗過程中或試驗結束後,驅動電源運行時不應有報警、錯誤報警♂等等。 

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