【導(dǎo)讀】對(duì)于LED設(shè)計(jì)工程師來(lái)說(shuō)要普及LED燈具，大幅度降低成本是一方面，解決技術(shù)性的問(wèn)題也是很重要的一方面。那么如何LED設(shè)計(jì)中的解決能效和可靠性這些難題？本文帶來(lái)的是行業(yè)中的LED專(zhuān)家?guī)Ыo大家的高效高可靠LED驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的心得。希望能幫助大LED設(shè)計(jì)工程師們。
要普及LED燈具，不但需要大幅度降低成本，更需要解決技術(shù)性的問(wèn)題。如何解決能效和可靠性這些難題，PowerIntegrations市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)副總裁DougBailey分享了高效高可靠LED驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的心得。
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(shè)計(jì)師為了降低LED驅(qū)動(dòng)成本而使用雙極型功率器件，這樣會(huì)嚴(yán)重影響電路的可靠性，因?yàn)殡S著LED驅(qū)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(dǎo)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(yuǎn)遠(yuǎn)長(zhǎng)于雙極型器件。
二、盡量不要使用電解電容
LED驅(qū)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(duì)者，支持者認(rèn)為如果可以將電路板溫度控制好，依次達(dá)成延長(zhǎng)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(jù)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(zhǎng)！由此看來(lái)，只要選用高品質(zhì)的電解電容對(duì)驅(qū)動(dòng)電源的壽命是沒(méi)有什么影響的！
還有的支持者認(rèn)為由無(wú)電解電容帶來(lái)的高紋波電流而導(dǎo)致的低頻閃爍會(huì)對(duì)某些人眼造成生理上的不適，幅度大的低頻紋波也會(huì)導(dǎo)致一些數(shù)碼像機(jī)設(shè)備出現(xiàn)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(duì)者則認(rèn)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(duì)此，DougBailey認(rèn)為，在LED驅(qū)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(jí)PFC/恒流設(shè)計(jì)可以讓設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)兩級(jí)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(yán)重影響電路的可靠性，建議采用單級(jí)電路用陶瓷電容就可以了。”他強(qiáng)調(diào)。“對(duì)于不太關(guān)注調(diào)光功能、高溫環(huán)境及需要高可靠性的工業(yè)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，我強(qiáng)烈建議不采用電解電容進(jìn)行設(shè)計(jì)。”
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三、MOSFET的耐壓不要低于700V
耐壓600V的MOSFET比較便宜，很多認(rèn)為L(zhǎng)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(jié)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(qiáng)調(diào)。
四、盡量使用單級(jí)架構(gòu)電路
Doug表示有些LED電路采用了兩級(jí)架構(gòu)，即“PFC（功率因數(shù)校正）+隔離DC/DC變換器”的架構(gòu)，這樣的設(shè)計(jì)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(qū)動(dòng)器集成到單個(gè)封裝中，將驅(qū)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(shè)計(jì)，最多能省去傳統(tǒng)隔離反激式設(shè)計(jì)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(jí)架構(gòu)適用于必須使用第二個(gè)恒流驅(qū)動(dòng)電路才能使PFC驅(qū)動(dòng)LED恒流的舊式驅(qū)動(dòng)器。這些設(shè)計(jì)已經(jīng)過(guò)時(shí)，不再具有成本效益，因此在大多數(shù)情況下都最好采用單級(jí)設(shè)計(jì)。
五、盡量使用MOSFET器件
如果設(shè)計(jì)的LED燈具功率不是很高，Doug建議使用集成了MOSFET的LED驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品，因?yàn)檫@樣做的好處是集成MOSFET的導(dǎo)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(dá)到保護(hù)LED燈具的目的，這對(duì)LED燈具非常重要，因?yàn)長(zhǎng)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。
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