優(yōu)秀的LED電源驅(qū)動設(shè)計要注意的5大關(guān)鍵點
得益于社會對節(jié)能減排的推崇，LED照明得到了極大的發(fā)展空間。很多設(shè)計者開始紛紛投身到LED照明產(chǎn)品的設(shè)計當中，如何快速準確的進行LED電源設(shè)計就成為了很多人關(guān)心的問題。在設(shè)計LED電源之前，驅(qū)動的選擇非常重要，其很大程度上決定了LED照明設(shè)備的設(shè)計方法和效率。本篇文章當中，就將為大家介紹LED驅(qū)動電源五種設(shè)計要領(lǐng)，為初學者和具有一定經(jīng)驗的朋友們提供參考。
芯片發(fā)熱
這主要針對內(nèi)置電源調(diào)制器的高壓驅(qū)動芯片。假如芯片消耗的電流為2mA，300V的電壓加在芯片上面，芯片的功耗為0.6W，當然會引起芯片的發(fā)熱。驅(qū)動芯片的最大電流來自于驅(qū)動功率mos管的消耗，簡單的計算公式為I=cvf（考慮充電的電阻效益，實際I=2cvf，其中c為功率MOS管的 cgs電容，v為功率管導通時的gate電壓，所以為了降低芯片的功耗，必須想辦法降低c、v和f。如果c、v和f不能改變，那么請想辦法將芯片的功耗分到芯片外的器件，注意不要引入額外的功耗。再簡單一點，就是考慮更好的散熱吧。
功率管發(fā)熱
功率管的功耗分成兩部分，開關(guān)損耗和導通損耗。要注意，大多數(shù)場合特別是LED市電驅(qū)動應(yīng)用，開關(guān)損害要遠大于導通損耗。開關(guān)損耗與功率管的cgd和cgs以及芯片的驅(qū)動能力和工作頻率有關(guān)，所以要解決功率管的發(fā)熱可以從以下幾個方面解決：不能片面根據(jù)導通電阻大小來選擇MOS功率管，因為內(nèi)阻越小，cgs和cgd電容越大。如1N60的cgs為250pF左右，2N60的cgs為350pF左右，5N60的cgs為1200pF左右，差別太大了，選擇功率管時，夠用就可以了。 剩下的就是頻率和芯片驅(qū)動能力了，這里只談頻率的影響。頻率與導通損耗也成正比，所以功率管發(fā)熱時，首先要想想是不是頻率選擇的有點高。想辦法降低頻率吧！不過要注意，當頻率降低時，為了得到相同的負載能力，峰值電流必然要變大或者電感也變大，這都有可能導致電感進入飽和區(qū)域。如果電感飽和電流夠大，可以考慮將CCM（連續(xù)電流模式）改變成DCM（非連續(xù)電流模式），這樣就需要增加一個負載電容了。
工作頻率降頻
這個也是用戶在調(diào)試過程中比較常見的現(xiàn)象，降頻主要由兩個方面導致。輸入電壓和負載電壓的比例小、系統(tǒng)干擾大。對于前者，注意不要將負載電壓設(shè)置的太高，雖然負載電壓高，效率會高點。對于后者，可以嘗試以下幾個方面：將最小電流設(shè)置的再小點;布線干凈點，特別是sense這個關(guān)鍵路徑;將電感選擇的小點或者選用閉合磁路的電感;加RC低通濾波吧，這個影響有點不好，C的一致性不好，偏差有點大，不過對于照明來說應(yīng)該夠了。無論如何降頻沒有好處，只有壞處，所以一定要解決。
電感或者變壓器的選擇
很多用戶反應(yīng)，相同的驅(qū)動電路，用a生產(chǎn)的電感沒有問題，用b生產(chǎn)的電感電流就變小了。遇到這種情況，要看看電感電流波形。有的工程師沒有注意到這個現(xiàn)象，直接調(diào)節(jié)sense電阻或者工作頻率達到需要的電流，這樣做可能會嚴重影響LED的使用壽命。所以說，在設(shè)計前，合理的計算是必須的，如果理論計算的參數(shù)和調(diào)試參數(shù)差的有點遠，要考慮是否降頻和變壓器是否飽和。變壓器飽和時，L會變小，導致傳輸delay引起的峰值電流增量急劇上升，那么LED的峰值電流也跟著增加。在平均電流不變的前提下，只能看著光衰了。
LED電流大小
我們都知道LEDripple過大的話，LED壽命會受到影響。對于LEDripple過高影響有多大，一些LED廠表示30%以內(nèi)都可以接受，不過后來沒有經(jīng)過驗證。建議還是盡量控制小點。如果散熱解決的不好的話，LED一定要降額使用。也希望有專家能給個具體指標，要不然影響LED的推廣。通過本文的介紹，LED電源的驅(qū)動設(shè)計將不再是一項困難的任務(wù)。但需要注意的是，即便是擁有豐富的經(jīng)驗和知識積累，也不能掉以輕心，優(yōu)秀的電源設(shè)計者要對每個設(shè)計要點心中有數(shù)。注意LED電源在調(diào)試中的計算、測量、老化等問題。
芯片發(fā)熱
這主要針對內(nèi)置電源調(diào)制器的高壓驅(qū)動芯片。假如芯片消耗的電流為2mA，300V的電壓加在芯片上面，芯片的功耗為0.6W，當然會引起芯片的發(fā)熱。驅(qū)動芯片的最大電流來自于驅(qū)動功率mos管的消耗，簡單的計算公式為I=cvf（考慮充電的電阻效益，實際I=2cvf，其中c為功率MOS管的 cgs電容，v為功率管導通時的gate電壓，所以為了降低芯片的功耗，必須想辦法降低c、v和f。如果c、v和f不能改變，那么請想辦法將芯片的功耗分到芯片外的器件，注意不要引入額外的功耗。再簡單一點，就是考慮更好的散熱吧。
功率管發(fā)熱
功率管的功耗分成兩部分，開關(guān)損耗和導通損耗。要注意，大多數(shù)場合特別是LED市電驅(qū)動應(yīng)用，開關(guān)損害要遠大于導通損耗。開關(guān)損耗與功率管的cgd和cgs以及芯片的驅(qū)動能力和工作頻率有關(guān)，所以要解決功率管的發(fā)熱可以從以下幾個方面解決：不能片面根據(jù)導通電阻大小來選擇MOS功率管，因為內(nèi)阻越小，cgs和cgd電容越大。如1N60的cgs為250pF左右，2N60的cgs為350pF左右，5N60的cgs為1200pF左右，差別太大了，選擇功率管時，夠用就可以了。 剩下的就是頻率和芯片驅(qū)動能力了，這里只談頻率的影響。頻率與導通損耗也成正比，所以功率管發(fā)熱時，首先要想想是不是頻率選擇的有點高。想辦法降低頻率吧！不過要注意，當頻率降低時，為了得到相同的負載能力，峰值電流必然要變大或者電感也變大，這都有可能導致電感進入飽和區(qū)域。如果電感飽和電流夠大，可以考慮將CCM（連續(xù)電流模式）改變成DCM（非連續(xù)電流模式），這樣就需要增加一個負載電容了。
工作頻率降頻
這個也是用戶在調(diào)試過程中比較常見的現(xiàn)象，降頻主要由兩個方面導致。輸入電壓和負載電壓的比例小、系統(tǒng)干擾大。對于前者，注意不要將負載電壓設(shè)置的太高，雖然負載電壓高，效率會高點。對于后者，可以嘗試以下幾個方面：將最小電流設(shè)置的再小點;布線干凈點，特別是sense這個關(guān)鍵路徑;將電感選擇的小點或者選用閉合磁路的電感;加RC低通濾波吧，這個影響有點不好，C的一致性不好，偏差有點大，不過對于照明來說應(yīng)該夠了。無論如何降頻沒有好處，只有壞處，所以一定要解決。
電感或者變壓器的選擇
很多用戶反應(yīng)，相同的驅(qū)動電路，用a生產(chǎn)的電感沒有問題，用b生產(chǎn)的電感電流就變小了。遇到這種情況，要看看電感電流波形。有的工程師沒有注意到這個現(xiàn)象，直接調(diào)節(jié)sense電阻或者工作頻率達到需要的電流，這樣做可能會嚴重影響LED的使用壽命。所以說，在設(shè)計前，合理的計算是必須的，如果理論計算的參數(shù)和調(diào)試參數(shù)差的有點遠，要考慮是否降頻和變壓器是否飽和。變壓器飽和時，L會變小，導致傳輸delay引起的峰值電流增量急劇上升，那么LED的峰值電流也跟著增加。在平均電流不變的前提下，只能看著光衰了。
LED電流大小
我們都知道LEDripple過大的話，LED壽命會受到影響。對于LEDripple過高影響有多大，一些LED廠表示30%以內(nèi)都可以接受，不過后來沒有經(jīng)過驗證。建議還是盡量控制小點。如果散熱解決的不好的話，LED一定要降額使用。也希望有專家能給個具體指標，要不然影響LED的推廣。通過本文的介紹，LED電源的驅(qū)動設(shè)計將不再是一項困難的任務(wù)。但需要注意的是，即便是擁有豐富的經(jīng)驗和知識積累，也不能掉以輕心，優(yōu)秀的電源設(shè)計者要對每個設(shè)計要點心中有數(shù)。注意LED電源在調(diào)試中的計算、測量、老化等問題。
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