LED燈具驅動(dòng)電源設計經(jīng)驗

LED燈具要普及，不但需要大幅度降低成本，更需要解決能效和可靠性的難題，如何解決這些難題，PowerIntegrations市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)副總裁DougBailey分享了高效高可靠LED燈具設計的五點(diǎn)忠告。
一、不要使用雙極型功率器件

DougBailey指出由于雙極型功率器件比MOSFET便宜，一般是2美分左右一個(gè)，所以一些設計師為了降低LED驅動(dòng)成本而使用雙極型功率器件，這樣會(huì )嚴重影響電路的可靠性，因為隨著(zhù)LED驅動(dòng)電路板溫度的提升，雙極型器件的有效工作范圍會(huì )迅速縮小，這樣會(huì )導致器件在溫度上升時(shí)故障從而影響LED燈具的可靠性，正確的做法是要選用MOSFET器件，MOSFET器件的使用壽命要遠遠長(cháng)于雙極型器件。

二、MOSFET的耐壓不要低于700V

耐壓600V的MOSFET比較便宜，很多認為L(cháng)ED燈具的輸入電壓一般是220V,所以耐壓600V足夠了，但是很多時(shí)候電路電壓會(huì )到340V,在有浪涌的時(shí)候，600V的MOSFET很容易被擊穿，從而影響了LED燈具的壽命，實(shí)際上選用600VMOSFET可能節省了一些成本但是付出的卻是整個(gè)電路板的代價(jià)，所以，“不要選用600V耐壓的MOSFET,最好選用耐壓超過(guò)700V的MOSFET.”他強調。

三、盡量不要使用電解電容

LED驅動(dòng)電路中到底要不要使用電解電容？目前有支持者也有反對者，支持者認為如果可以將電路板溫度控制好，依次達成延長(cháng)電解電容壽命的目的，例如選用105度壽命為8000小時(shí)的高溫電解電容，根據通行的電解電容壽命估算公式“溫度每降低10度，壽命增加一倍”,那么它在95度環(huán)境下工作壽命為16000小時(shí)，在85度環(huán)境下工作壽命為32000小時(shí)，在75度環(huán)境下工作壽命為64000小時(shí)，假如實(shí)際工作溫度更低，那么壽命會(huì )更長(cháng)！由此看來(lái)，只要選用高品質(zhì)的電解電容對驅動(dòng)電源的壽命是沒(méi)有什么影響的！

還有的支持者認為由無(wú)電解電容帶來(lái)的高紋波電流而導致的低頻閃爍會(huì )對某些人眼造成生理上的不適，幅度大的低頻紋波也會(huì )導致一些數碼像機設備出現差頻閃爍的亮暗柵格。所以，高品質(zhì)光源燈具還是需要電解電容的。不過(guò)反對者則認為電解電容會(huì )自然老化，另外，LED燈具的溫度極難控制，所以電解電容的壽命必然會(huì )減少，從而影響LED燈具的壽命。

對此，DougBailey認為，在LED驅動(dòng)電路輸入部分可以考慮不用電解電容，實(shí)際上使用PI的LinkSwitch-PH就可以省去電解電容，PI的單級PFC/恒流設計可以讓設計師省去大容量電容，在輸出電路中，可以用高耐壓陶瓷電容來(lái)代替電解電容從而提升可靠性，“有的人在設計兩級電路的時(shí)候，在輸出采用了一個(gè)400V的電解電容，這會(huì )嚴重影響電路的可靠性，建議采用單級電路用陶瓷電容就可以了。”他強調。“對于不太關(guān)注調光功能、高溫環(huán)境及需要高可靠性的工業(yè)應用來(lái)說(shuō)，我強烈建議不采用電解電容進(jìn)行設計。”

四、盡量使用MOSFET器件

如果設計的LED燈具功率不是很高，Doug建議使用集成了MOSFET的LED驅動(dòng)器產(chǎn)品，因為這樣做的好處是集成MOSFET的導通電阻少，產(chǎn)生的熱量要比分立的少，另外，就是集成的MOSFET是控制器和FET在一起，一般都有過(guò)熱關(guān)斷功能，在MOSFET過(guò)熱時(shí)會(huì )自動(dòng)關(guān)斷電路達到保護LED燈具的目的，這對LED燈具非常重要，因為L(cháng)ED燈具一般很小巧且難以進(jìn)行空氣散熱。“有的時(shí)候會(huì )發(fā)生LED因過(guò)熱燃燒傷人的情況，但是我們的方案從來(lái)不會(huì )這樣的。”他表示。

五、盡量使用單級架構電路

Doug表示有些LED電路采用了兩級架構，即“PFC（功率因數校正）+隔離DC/DC變換器”的架構，這樣的設計會(huì )降低電路的效率。例如，如果PFC的效率是95%,而DC/DC部分的效率是88%,則整個(gè)電路的效率會(huì )降低到83.6%!“PI的LinkSwitch-PH器件同時(shí)將PFC/CC控制器、一個(gè)725VMOSFET和MOSFET驅動(dòng)器集成到單個(gè)封裝中，將驅動(dòng)電路的效率提升到87%!”Doug指出，“這樣的器件可大大簡(jiǎn)化電路板布局設計，最多能省去傳統隔離反激式設計中所用的25個(gè)元件！省去的元件包括高壓大容量電解電容和光耦器。”Doug表示LED兩級架構適用于必須使用第二個(gè)恒流驅動(dòng)電路才能使PFC驅動(dòng)LED恒流的舊式驅動(dòng)器。這些設計已經(jīng)過(guò)時(shí)，不再具有成本效益，因此在大多數情況下都最好采用單級設計。