1 引言
本文簡(jiǎn)單介紹無(wú)電解電容對(duì)于延長(zhǎng)LED燈壽命的意義,，同時(shí)簡(jiǎn)單介紹一種全新的閉環(huán)電流控制策略，詳細(xì)介紹這種控制策略如何突破性提高LED輸出電流精度,，從開(kāi)環(huán)到閉環(huán)是其本質(zhì)的突破,。基于這種閉環(huán)策略,，提供了一種無(wú)電解電容3W球泡燈LED驅(qū)動(dòng)方案,，并提供了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和相關(guān)波形圖。
2 技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
2.1 LED驅(qū)動(dòng)電源-無(wú)電解電容的意義
為什么在LED驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)時(shí)要強(qiáng)調(diào)無(wú)電解電容呢,？目前LED照明驅(qū)動(dòng)電源的工作壽命的瓶頸就是AC-DC轉(zhuǎn)換電解電容,。LED燈珠的壽命是大于4萬(wàn)小時(shí)的，而電解電容的壽命只有幾千小時(shí),，通常環(huán)境溫度每上升10度,，電解電容壽命縮短至一半。根據(jù)木桶原理,，決定整燈壽命的是最“短命”的環(huán)節(jié)：電解電容,。如果不想法拿掉電解電容，那么LED照明驅(qū)動(dòng)電源的壽命與LED的壽命就很不匹配,，也就很難發(fā)揮出LED照明的長(zhǎng)工作壽命優(yōu)勢(shì),。這也是為什么最近業(yè)界一直在積極開(kāi)發(fā)無(wú)電解電容的LED照明驅(qū)動(dòng)電源的主要原因。
2.2 全閉環(huán)的恒流控制的價(jià)值
非隔離降壓恒流LED驅(qū)動(dòng)電源參考意圖" border="0" src="http://www.cnledw.com/collection/20130318164420457.jpg" style="margin: 20px auto; padding: 0px; border: 0px; width: 450px; display: block; max-width: 600px;" />
圖1:全閉環(huán)非隔離降壓恒流LED驅(qū)動(dòng)電源參考意圖
所謂開(kāi)環(huán),，不以檢測(cè)到的輸出電流值來(lái)做發(fā)出PWM信號(hào)的參考,。所謂的閉環(huán)，即真正檢測(cè)輸出電流值,，以此為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)發(fā)出PWM信號(hào),。從電路拓?fù)渖希邲](méi)有區(qū)別,。但是在芯片內(nèi)部對(duì)檢測(cè)到的如圖1 CS腳電感電流信號(hào),，做專利技術(shù)處理，如圖2 TRUEC2部分。這樣,，就檢測(cè)到了電感電流的平均值,，也就是輸出電流的平均值。芯片針對(duì)檢測(cè)到的值,，控制輸出占空比,，實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)控制。
圖2:DU8623內(nèi)部功能圖
3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
我們選擇了一個(gè)典型LED球泡燈應(yīng)用來(lái)做IC功能驗(yàn)證,，基本電參數(shù)要求如下：
輸入電壓范圍：180~264VAC/50Hz 功率因數(shù)： >0.5 效率：>88%
輸出電壓范圍：3~50VDC 輸出電流：60mA
圖3:DU8623球泡燈應(yīng)用原理圖
對(duì)于輸入電壓,、負(fù)載LED變化情況下，我們測(cè)試得到如下交叉調(diào)整率結(jié)果：
圖4可見(jiàn),，線性調(diào)整率為0,因?yàn)槿]環(huán)控制逐周期精確控制,，輸入有任何變化，芯片會(huì)馬上檢測(cè)到并作相關(guān)的調(diào)整以便得到同樣的輸出,；同理,，如圖5及圖6,當(dāng)輸出電壓變化，電感量變化時(shí),，芯片也會(huì)作相關(guān)的調(diào)整,；正是因?yàn)槲覀兊娜]環(huán)高精度恒流控制方法，使電源做到了真正的恒流,。這樣,，量產(chǎn)的一致性可以控制到小于±1%.
如果按照市面上的傳統(tǒng)的芯片，用用開(kāi)環(huán)的控制技術(shù)-固定Toff的控制技術(shù),，電流推導(dǎo)公式如下：
這種開(kāi)環(huán)控制技術(shù)是基于輸出電壓相對(duì)恒定（即LED串聯(lián)數(shù)量不變）,，主電感感量確定的情況下，芯片通過(guò)提供一個(gè)恒定的關(guān)斷時(shí)間和Vcs比較基準(zhǔn),，從而實(shí)現(xiàn)當(dāng)輸入電壓在一個(gè)比較寬的范圍內(nèi)變化時(shí),，恒定輸出電流的目的。但是電網(wǎng)的波動(dòng)和功率電感的批量生產(chǎn)的一致性很難控制,，LED的Vf會(huì)隨溫度變化等的影響,，都會(huì)影響到輸出電流的變化。所以此種控制方法很難達(dá)到真正的恒流,，也不利于生產(chǎn)的一致性,。
正是DU8623的系統(tǒng)是使用全閉環(huán)高精度的恒流控制方法，減少了整機(jī)系統(tǒng)對(duì)外界條件高度一致的依賴性,，同一款電源,，對(duì)應(yīng)不同的輸出電壓，不同的功率電感,，輸出電流依然保持±0.9%以內(nèi)的恒流精度,。充分說(shuō)明了閉環(huán)系統(tǒng)對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)恒流精度提高的重要性,。例如輸出電壓可以做50V,或者40V、30V等,，這樣,，不僅可以減少因?yàn)檩敵鲭妷翰煌枰煌碾姼械膫淞霞皫?kù)存，還可以增加同一款料的采購(gòu)量而進(jìn)一步降低采購(gòu)成本,，減少呆滯料的存放,。并且還要達(dá)到更好的恒流效果！
4 結(jié)論
全閉環(huán)控制,，檢測(cè)輸出電流,，來(lái)發(fā)出PWM信號(hào)，是真正的恒流電源驅(qū)動(dòng)控制技術(shù),。實(shí)驗(yàn)表明,，相對(duì)于其他非閉環(huán)的方案，這種獨(dú)有的閉環(huán)恒流控制技術(shù)使輸出電流精度有了質(zhì)的飛躍,，使整機(jī)電源在全電壓,、全負(fù)載、電感變化范圍內(nèi)的電流精度達(dá)到行業(yè)內(nèi)目前最高的±0.9%.基于此閉環(huán)控制技術(shù),，DU8623集成1A高壓MOSFET,并且根據(jù)某些應(yīng)用要求省略了電解電容，這就提供了一種高恒流精度,，低成本,、壽命優(yōu)化的產(chǎn)品。
目前LED驅(qū)動(dòng)供應(yīng)商層出不窮,，各種方案百花齊放,。對(duì)于新興的LED市場(chǎng)，爆發(fā)在即,，但其特點(diǎn)是“短周期”.何謂“短周期”即方案的變化,、更新十分迅速。所以能夠貼近一線市場(chǎng),、迅速響應(yīng)提供方案的IC設(shè)計(jì)公司才能夠笑到最后,，才能夠最終把握趨勢(shì)，引領(lǐng)市場(chǎng)技術(shù)革新,。