摘要：本文首先分析了LED驅(qū)動(dòng)電源的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，介紹了目前市場上主流LED驅(qū)動(dòng)電源的優(yōu)缺點(diǎn)。為順應(yīng)市場要求，本文應(yīng)用上海占空比公司的DU8633Z芯片，提出了一種非隔離的高性價(jià)比吸頂燈控制方案，并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了系統(tǒng)高精度的恒流控制性能，最后展望了LED驅(qū)動(dòng)電源的發(fā)展前景。

引言

隨著LED照明技術(shù)的不斷發(fā)展以及LED照明燈具體積小構(gòu)造簡單的特點(diǎn)，LED照明燈具越來越受到歡迎。但是由于LED照明燈具價(jià)格較高，使其在百姓生活中的應(yīng)用并不普遍。所以為了提高LED照明產(chǎn)品的性價(jià)比，滿足低成本的要求，LED驅(qū)動(dòng)電源將更多地從隔離式向非隔離式過渡，總的元器件數(shù)量必須要盡可能地減少，而驅(qū)動(dòng)電源的效率和恒流質(zhì)量也要不斷提高。

目前LED非隔離驅(qū)動(dòng)主流控制方案

目前非隔離LED驅(qū)動(dòng)主流的控制方案是一種開環(huán)的恒流控制方式。該方案的控制策略為通過設(shè)定芯片外圍電阻值來控制MOSFET的關(guān)斷時(shí)間。在每個(gè)周期開始時(shí)，MOSFET開通電感電流線性上升，當(dāng)上升到最大值時(shí)MOSFET關(guān)斷，過了設(shè)定的關(guān)斷時(shí)間，MOSFET又會(huì)再次導(dǎo)通。調(diào)節(jié)MOS管的采樣電阻以及關(guān)斷時(shí)間就可以達(dá)到恒流控制的目的。這是一種簡單有效地控制策略，但是由于是開環(huán)控制，所以輸出電流會(huì)受輸入電壓波動(dòng)的影響，也會(huì)受到輸出負(fù)載變化的影響。

基于DU8633Z的吸頂燈控制方案

DU8633Z是一款連續(xù)電流工作模式的降壓式恒流控制器，專用于驅(qū)動(dòng)小功率LED照明應(yīng)用。圖1為DU8633Z內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。他采用獨(dú)特的閉環(huán)恒流控制專利--TRUEC2技術(shù)，可在寬松的外圍電感參數(shù)條件下實(shí)現(xiàn)高精度的輸出電流，確保批量生產(chǎn)時(shí)LED燈具亮度的一致性。DU8633Z提供了外部可編程的、高精度的輸出電流控制方案，只需要±1%精度的檢測電阻，和不太精確的濾波電感，再加上少量的外圍器件，就可以實(shí)現(xiàn)3%系統(tǒng)恒流精度。

圖2所示為DU8633Z吸頂燈控制原理圖。在上電后，母線電壓通過啟動(dòng)電阻給VCC引腳的電容充電，直到VCC電壓上升到啟動(dòng)閾值電壓后，芯片啟動(dòng)工作。DU8633Z內(nèi)置12V穩(wěn)壓管。由于芯片的典型工作電流只有200uA,因此，無需專門的供電電路，利用啟動(dòng)電阻就可以直接供電，既減少系統(tǒng)成本，又提高了系統(tǒng)效率。

本方案還提供了過壓保護(hù)功能。當(dāng)輸出電壓超出限定值時(shí)，電路會(huì)通過輔助繞組觸發(fā)外接三極管導(dǎo)通，從而將VCC拉低，使電路停止工作。

圖1:DU8633Z內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖

圖2:基于DU8633Z的吸頂燈控制原理圖

圖3:DU8633Z應(yīng)用實(shí)物圖及其PCB布線圖

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)的基本電參數(shù)如下：

輸入電壓范圍：176~264VAC/50Hz

典型效率：>90%

輸出電壓范圍：3~80VDC

輸出電流：240mA

標(biāo)稱輸出功率：18W

對(duì)于輸入電壓、負(fù)載LED變化情況下，我們測試得到如下線性、負(fù)載調(diào)整率結(jié)果

由圖4可以看出系統(tǒng)的線性調(diào)整率幾乎接近于零，說明系統(tǒng)可在寬輸入電壓和輸出電壓條件下實(shí)現(xiàn)高精度的輸出電流，實(shí)現(xiàn)恒流控制。由于DU8633Z采用獨(dú)特的閉環(huán)恒流控制專利--TRUEC2技術(shù)，所以只需要很少的外圍器件再加一個(gè)1%精度的檢測電阻就可以實(shí)現(xiàn)3%恒流控制。在實(shí)現(xiàn)高性能的基礎(chǔ)上降低了系統(tǒng)成本，提高了系統(tǒng)的性價(jià)比。

圖5:系統(tǒng)負(fù)載調(diào)整率

圖5所示系統(tǒng)的負(fù)載調(diào)整率為0.4%.這就意味著用一套電源系統(tǒng)就可以帶多套LED燈負(fù)載，在不同的負(fù)載下系統(tǒng)依然可以實(shí)現(xiàn)高精度的恒流控制，這為電源的生產(chǎn)及使用帶來了很大的方便，使之在市場中占有優(yōu)勢。

圖6:系統(tǒng)效率曲線

圖6顯示系統(tǒng)在標(biāo)稱負(fù)載下效率可以達(dá)到90%以上。實(shí)驗(yàn)表明，即使負(fù)載變化，系統(tǒng)的效率也在80%以上，這也順應(yīng)了當(dāng)今社會(huì)節(jié)能減排的要求。

通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明，DU8633Z的吸頂燈控制方案可以達(dá)到很高的恒流控制精度，控制性能優(yōu)越，此外DU8633Z也集成了多重保護(hù)功能，以確保LED燈具工作穩(wěn)定可靠。

輸出短路保護(hù)：DU8633Z在輸出短路的情況下，依然可以實(shí)現(xiàn)很好的恒流特性；

采樣電阻開/短路保護(hù)：當(dāng)采樣電阻出現(xiàn)開路或短路的情況，DU8633Z會(huì)立即啟動(dòng)保護(hù)功能；

過溫保護(hù)：當(dāng)芯片結(jié)溫超過150℃時(shí)，芯片會(huì)立即進(jìn)入過溫保護(hù)，直到結(jié)溫小于120℃后，自動(dòng)重啟。

由于系統(tǒng)外圍器件少，電路簡單，所以應(yīng)用方便，而且總ROM的價(jià)格低于$2.20,更加提高了他的性價(jià)比。

發(fā)展前景展望

高性能、低成本是LED驅(qū)動(dòng)電源一直追求的目標(biāo)。傳統(tǒng)的基于反擊變換器的隔離型驅(qū)動(dòng)電源由于其電路復(fù)雜、效率低，逐漸被結(jié)構(gòu)簡單、體積小、效率高的非隔離驅(qū)動(dòng)電源所代替。而市面上主流的非隔離型驅(qū)動(dòng)電源多采用開環(huán)恒流控制，系統(tǒng)性能易受輸入電壓和負(fù)載變化的影響，所以可靠性不高。

基于上海占空比公司的DU8633吸頂燈控制方案不僅電路簡單、體積小、成本低，而且經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)性能優(yōu)越，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的恒流控制，且輸出電流不受輸入電壓及負(fù)載變化的影響，真正實(shí)現(xiàn)恒流控制。此外系統(tǒng)還提供了多種保護(hù)功能，使電路工作更可靠，壽命更長久。因此，筆者認(rèn)為這一方案符合LED驅(qū)動(dòng)電源的發(fā)展要求，將逐步被市場所接受。