簡化LED設計的五大原則

　　芯片發(fā)熱

　　這主要針對內置電源調制器的高壓驅動芯片。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。驅動芯片的Z大電流來自于驅動功率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

　　關于這個問題，也見到過有人在論壇發(fā)過貼。功率管的功耗分成兩部分，開關損耗和導通損耗。要注意，大多數(shù)場合特別是LED市電驅動應用，開關損害要遠大于導通損耗。開關損耗與功率管的cgd和cgs以及芯片的驅動能力和工作頻率有關，所以要解決功率管的發(fā)熱可以從以下幾個方面解決：A、不能片面根據導通電阻大小來選擇MOS功率管，因為內阻越小，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。B、剩下的就是頻率和芯片驅動能力了，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：a、將Z小電流設置的再小點;b、布線干凈點，特別是sense這個關鍵路徑;c、將電感選擇的小點或者選用閉合磁路的電感;d、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

　　終于談到重點了，我還沒有入門，只能瞎說點飽和的影響了。很多用戶反應，相同的驅動電路，用a生產的電感沒有問題，用b生產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，在設計前，合理的計算是必須的，如果理論計算的參數(shù)和調試參數(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

　　大家都知道LEDripple過大的話，LED壽命會受到影響，影響有多大，也沒見過哪個專家說過。以前問過LED廠這個數(shù)據，他們說30%以內都可以接受，不過后來沒有經過驗證。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。

LED驅動電源常見難題

　　為了節(jié)能省電，LED得到了很大的推行，但LED都需求有個電源驅動，其好壞會直接影響LED的壽數(shù)，因而如何做好一個LED驅動電源是LED電源描繪者的重中之重。本文分析了一些LED驅動電源的難題，期望能夠對工程師供給一點協(xié)助。

　　1、驅動電路直接影響LED壽命

　　咱們所說的LED驅動包括數(shù)碼驅動和類推驅動兩類，數(shù)碼驅動指數(shù)字電路驅動，包括數(shù)字調光操控，RGB全彩變幻等。類推驅動指類推電路驅動，包括AC恒流開關電源，DC恒流操控電路。驅動電路由電子元件組成，包括半導體元件，電阻，電容，電感等，這些元件都有運用壽數(shù)，任何一個器材失效都會致使整個電路的失效或許有些功用失效。 LED的運用壽數(shù)是5-10萬小時，按5萬小時算，接連點亮，有近6年的壽數(shù)。開關電源的壽數(shù)是很難到達6年的，市面上出售的開關電源質保期通常是2-3年，到達6年質保的電源是軍品級別的，價錢是通常電源的4-6倍，通常的燈具廠是很難承受的。所以LED燈具的毛病多為驅動電路毛病。

　　2、散熱難題

　　LED為冷光源，作業(yè)結溫不能超過限值，描繪時還要留必定余量。整個燈具的描繪要思考外形漂亮，裝置便利，配光，散熱等許多方面難題，要在許多要素中尋求平衡點，這樣全體的燈具才是Z棒的.LED燈具的開展時刻不長，能夠學習的經歷不多，許多描繪都是不斷完善的。有些LED燈具廠家所用電源為外協(xié)或許外購，燈具描繪師對電源知道不多，給LED的散熱空間較大，給電源的散熱空間較小。通常是描繪好燈具后再找適宜的電源來配套，這樣就給電源的配套帶來必定的難度。常常碰到因燈具內部空間較小或許內部溫度較高，并且本錢操控較低，無法配到適宜電源。有些LED燈具廠有電源研制才干，在開端描繪燈具前期進行評價，電源的描繪同步進行，就能處理以上難題。在描繪中要歸納思考LED的散熱和電源的散熱，全體操控燈具的溫升，這樣才干描繪出較好的燈具。

　　3、電源描繪中的難題

　　a，功率描繪。盡管LED光效高，可是還有80-85%的熱能損耗，致使燈具內部有20-30度的溫升，若是室溫25度狀況，燈具內部就有45-55度，電源長時刻在高溫環(huán)境下作業(yè)，要確保壽命就必須加大功率余量，通常留到1.5-2倍的余量。

　　b，元件選型。燈具內部溫度45-55度狀況下，電源內部溫升還有20度左右，則元件鄰近的溫度要到達65-75度。有些元件在高溫狀況參數(shù)會飄移，還有些壽命會縮短，所以器材要挑選能在較高溫度長時刻運用的，特別注意電解電容和導線。

　　C，電功能描繪。開關電源對準LED的參數(shù)描繪，主要是恒流參數(shù)，電流的巨細決議LED的亮度，若是批量電流差錯較大，則整批燈的亮度不均勻。并且溫度的改變也能致使電源輸出電流偏移。通常是批量差錯操控在+/-5%以內，才干確保燈的亮度共同.LED的正向壓降有誤差，電源描繪的恒流電壓規(guī)模要包括LED的電壓規(guī)模。多個LED串連運用時分，Z小壓降乘以串連數(shù)量為下限電壓，Z大壓降乘以串連數(shù)量為上限電壓，電源的恒流電壓規(guī)模要比這個規(guī)模稍寬些，通常上下限各留1-2V余量。

　　d，PCB布板描繪.LED燈具留給電源的尺度較小（除非是電源外置的），所以在PCB描繪上需求較高，要思考的要素也多。安全間隔要留夠，需求輸入和輸出阻隔的電源，一次側電路和二次側電路需求耐壓1500-2000VAC，在PCB上至少要留夠3MM的間隔。若是是金屬外殼的燈具，則整個電源的布板還要思考高壓有些和外殼的安全間隔。若是沒有空間確保安全間隔狀況下就要運用其他辦法確保絕緣，比如在PCB上打孔，加絕緣紙，灌封絕緣膠等。別的布板還要思考熱量均衡，發(fā)熱元件要均勻分布，不能會集放置，防止部分溫度升高。電解電容遠離熱源，減緩老化，延伸運用壽數(shù)。

　　e，認證難題。目前國內還沒有對準LED燈具的規(guī)范，國家相關部分正在研討制定，國內出售的燈具認證是參照照明燈具的規(guī)范，外銷的是做CE或UL等認證，還有些參照國外的LED燈具規(guī)范來做。所以對準這種狀況，開關電源的描繪要一起滿意以上的這些規(guī)范是比擬艱難的，咱們只能對準不一樣的需求滿意不一樣的認證。

　　4、運用參數(shù)。

　　外購電源在挑選上主要看恒流和恒流的電壓規(guī)模。恒流值挑選為LED的規(guī)范電流偏下。電壓規(guī)模的挑選要適中，盡量不要挑選較大規(guī)模，防止功率的糟蹋。

　　LED驅動電源電路的3種保護方法

　　1.保護LED電路中采用保險絲（管）

　　由于保險絲是一次性的，且反應速度慢，效果差、使用麻煩，所以保險絲不適宜用于LED燈成品中，因為LED燈現(xiàn)在主要是在城市的光彩工程和亮化工程。它要求LED保護電路要很苛刻：在超出正常使用電流時能立即啟動保護，讓LED的供電通路就被斷開，使LED和電源都能得到保護，在整個燈正常后又能夠自動恢復供電，不影響LED工作。電路不能太復雜體積不能太大，成本還要低。所以采用保險絲的方式實現(xiàn)起來很困難。

　　2.使用瞬態(tài)電壓抑制二極體（簡稱TVS）

　　瞬態(tài)電壓抑制二極體是一種二極體形式的高效能保護器件。當它的兩極受到反向瞬態(tài)高能量沖擊時，能以10的負12次方秒極短時間的速度，使自己兩極間的高阻立即降低為低阻，吸收高達數(shù)千瓦的浪涌功率，把兩極間的電壓鉗位元在一個預定的電壓值，有效的保護了電子線路中的精密元器件。瞬態(tài)電壓抑制二極體具有回應時間快、瞬態(tài)功率大、漏電流低、擊穿電壓偏差一致性好、鉗位元電壓較易控制、無損壞極限、體積小等優(yōu)點。

　　但是在實際使用中發(fā)現(xiàn)要尋找滿足要求電壓值的TVS器件很不容易。 LED光珠的損壞主要是因為電流過大使芯片內部過熱造成的。 TVS只能探測過電壓不能探測過電流。要選擇合適的電壓保護點很難掌握，這種器件就無法生產也就很難在實際中使用。

　　3.選擇自恢復保險絲

　　自恢復保險絲又稱為高分子聚合物正溫度熱敏電阻PTC，是由聚合物與導電粒子等構成。在經過特殊加工后，導電粒子在聚合物中構成鏈狀導電通路。當正常工作電流通過（或元件處于正常環(huán)境溫度）時，PTC自恢復保險絲呈低阻狀態(tài)；當電路中有異常過電流通過（或環(huán)境溫度升高）時，大電流（或環(huán)境溫度升高）所產生的熱量使聚合物迅速膨脹，也就切斷了導電粒子所構成的導電通路，PTC自恢復保險絲呈高阻狀態(tài)；當電路中過電流（超溫狀態(tài)）消失后，聚合物冷卻LED驅動電源www.leadwayled.com，體積恢復正常，其中導電粒子又重新構成導電通路，PTC自恢復保險絲又呈初始的低阻狀態(tài)。在正常工作狀態(tài)自恢復保險管的發(fā)熱很小，在異常工作狀態(tài)它的發(fā)熱很高阻值就很大，也就限制了通過它的電流，從而起到了保護作用。在具體的電路中，可以選擇：

　?、俜致繁Ｗo。一般LED燈是分成很多串接支路。我們可以在每個支路的前面加一支PTC元件分別進行保護。這種方式的好處是精確性高，保護的可靠性好。

　?、诳傮w保護。在所有光珠的前面加接一支PTC元件，對整燈進行保護。這種方式的好處是簡單，不占體積。對于民用產品來說，這種保護在實際使用中的結果還是令人滿意的。