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无电解电容也能实现的3W非隔离球泡灯方案

发布时间:2018-01-04 责任编辑:lina

 【导读】本文简单介绍无电解电容对于延长LED灯寿命的意义,同时简单介绍一种全新的闭环电流控制策略,详细介绍这种控制策略如何突破性提高LED输出电流精度,从开环到闭环是其本质的突破。基于这种闭环策略,提供了一种无电解电容3W球泡灯LED驱动方案,并提供了实验数据和相关波形图。


技术发展趋势

LED驱动电源-无电解电容的意义


为什么在LED驱动电源设计时要强调无电解电容呢?目前LED照明驱动电源的工作寿命的瓶颈就是AC-DC转换电解电容。LED灯珠的寿命是大于4万小时的,而电解电容的寿命只有几千小时,通常环境温度每上升10度,电解电容寿命缩短至一半。根据木桶原理,决定整灯寿命的是最“短命”的环节:电解电容。如果不想法拿掉电解电容,那么LED照明驱动电源的寿命与LED的寿命就很不匹配,也就很难发挥出LED照明的长工作寿命优势。这也是为什么最近业界一直在积极开发无电解电容的LED照明驱动电源的主要原因。


全闭环的恒流控制的价值

 

 

 

 

图1:全闭环非隔离降压恒流LED驱动电源参考意


所谓开环,不以检测到的输出电流值来做发出PWM信号的参考。所谓的闭环,即真正检测输出电流值,以此为标准来发出PWM信号。从电路拓扑上,二者没有区别。但是在芯片内部对检测到的如图1 CS脚电感电流信号,做专利技术处理,如图2 TRUEC2部分。这样,就检测到了电感电流的平均值,也就是输出电流的平均值。芯片针对检测到的值,控制输出占空比,实现了闭环控制。

 

 

 

 

图2:DU8623内部功能图


实验验证
我们选择了一个典型LED球泡灯应用来做IC功能验证,基本电参数要求如下:
输入电压范围:180~264VAC/50Hz
功率因数: >0.5 效率:>88%
输出电压范围:3~50VDC 输出电流:60mA


 

 

 

图3:DU8623球泡灯应用原理图


对于输入电压、负载LED变化情况下,我们测试得到如下交叉调整率结果:
图4可见,线性调整率为0,因为全闭环控制逐周期精确控制,输入有任何变化,芯片会马上检测到并作相关的调整以便得到同样的输出;同理,如图5及图6,当输出电压变化,电感量变化时,芯片也会作相关的调整;正是因为我们的全闭环高精度恒流控制方法,使电源做到了真正的恒流。这样,量产的一致性可以控制到小于±1%.

 

 

 

图4:线性调整率

 

 

图5:负载调整率

 

图6:电感调整率

 


如果按照市面上的传统的芯片,用用开环的控制技术-固定Toff的控制技术,电流推导公式如下:

 


这种开环控制技术是基于输出电压相对恒定(即LED串联数量不变),主电感感量确定的情况下,芯片通过提供一个恒定的关断时间和Vcs比较基准,从而实现当输入电压在一个比较宽的范围内变化时,恒定输出电流的目的。但是电网的波动和功率电感的批量生产的一致性很难控制,LED的Vf会随温度变化等的影响,都会影响到输出电流的变化。所以此种控制方法很难达到真正的恒流,也不利于生产的一致性。
正是DU8623的系统是使用全闭环高精度的恒流控制方法,减少了整机系统对外界条件高度一致的依赖性,同一款电源,对应不同的输出电压,不同的功率电感,输出电流依然保持±0.9%以内的恒流精度。充分说明了闭环系统对于整个系统恒流精度提高的重要性。例如输出电压可以做50V,或者40V、30V等,这样,不仅可以减少因为输出电压不同而需要不同的电感的备料及库存,还可以增加同一款料的采购量而进一步降低采购成本,减少呆滞料的存放。并且还要达到更好的恒流效果!
结论


全闭环控制,检测输出电流,来发出PWM信号,是真正的恒流电源驱动控制技术。实验表明,相对于其他非闭环的方案,这种独有的闭环恒流控制技术使输出电流精度有了质的飞跃,使整机电源在全电压、全负载、电感变化范围内的电流精度达到行业内目前最高的±0.9%.基于此闭环控制技术,DU8623集成1A高压MOSFET,并且根据某些应用要求省略了电解电容,这就提供了一种高恒流精度,低成本、寿命优化的产品。
目前LED驱动供应商层出不穷,各种方案百花齐放。对于新兴的LED市场,爆发在即,但其特点是“短周期”.何谓“短周期”即方案的变化、更新十分迅速。所以能够贴近一线市场、迅速响应提供方案的IC设计公司才能够笑到最后,才能够最终把握趋势,引领市场技术革新。


 

 
 
 
 
 
 
 


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