LED照明驱动电源课件.ppt

1、 All rights reservedLED照明驱动电源照明驱动电源 All rights reserved培训回顾培训回顾n光通量、光强、照度、亮度；n白炽灯灯口E27/27、E14/23含义；n白炽灯产用灯体类型；nLED球泡灯组成部分，分别是；n白炽灯、节能灯、LED球泡灯的光效；nLED球泡灯材料；nLED产用的封装类型；n如何提高显色指数；电源电源提提 要要一、LED光电特性二、LED驱动电源简介三、各种LED驱动电源介绍四、安全规范五、EMI问题六、功率因数校正PFC七、LED驱动电源选用原则一、一、LED光电特性光电特性1、电压电流特性曲线一、一、LED光电特性光电特性2、电流

2、与发光强度一、一、LED光电特性光电特性3、LED的等效电路LED可以看成是恒压负载，他的压降取决于内部光子发射所需越过的能量势垒。但半导体并非完美的半导体，其中存在与恒压负载串联的等效电阻(ESR)。ESR的大小可以用正导通压降的增加值除以流经电流的增加值来确定。一、一、LED光电特性光电特性4、需要注意的问题nLED在导通之后，电流随电压变化很大，必须限定流过LED的电流。nLED的导通压降随电流的增大而增大，而不是一个固定值。一般产品手册上会给出某个电流下的压降Vf。nLED的发光效率会随电流的增大而降低。二、二、LED驱动电源简介驱动电源简介1、什么是LED驱动电源LED驱动电源把电源

3、供应转换为特定的电压电流以驱动LED发光的电压转换器，通常情况下：LED驱动电源的输入包括高压工频交流(即市电)、低压直流、高压直流、低压高频交流(如电子变压器的输出)等。而LED驱动电源的输出则大多数为可随LED正向压降值变化而改变电压的恒定电流源。LED电源核心元 件包括开关控制器、电感器、开关元器件(MOSfet)、反馈电阻、输入滤波器件、输出滤波器件等等。根据不同场合要求、还要有输入过压保护电路、输入欠 压保护电路，LED开路保护、过流保护等电路。二、二、LED驱动电源简介驱动电源简介2、LED驱动电源专用术语n额定输入电压input voltage rating驱动器在规定的工作条件

4、下其特定的输入电压。n额定输出功率output power rating驱动器在规定的工作条件下其特定的输出功率。n启动时间 turn ON time交流电源电源接通到恒流输出额定电流电流(或恒压输出额定电压)的90%建立的时间段。n过冲幅度 overshoot由某一影响量瞬变而引起输出直流电压或者电流超过稳定值的现象为过冲。过冲幅度为输出电流或偏离稳定值的最大瞬变幅度。n负载调整率 load STability在所有其他影响量保持不变时，由于负载的变化所引起恒流驱动器输出电流（或恒压驱动器输出电压）的相对变化量。二、二、LED驱动电源简介驱动电源简介2、LED驱动电源专用术语n输入电压调整率

5、 voltage stability在所有其他影响量保持不变时，由于输入电压的变化所引起恒流驱动器输出电流（或恒压驱动器输出电压）的相对变化量。n输出电压纹波及噪声 Output Ripple Noise输出直流电压中所包括的交流分量峰一峰值。n输入冲击电流 input inrush current当接通电源时，交流输入回路最大瞬时电流值。n最高壳温 maximum case temperature驱动器工作状态时的允许外壳外壳表面最高温度。n最高环境温度 maximum ambient temperature确保驱动器正常工作的最高环境温度。二、二、LED驱动电源简介驱动电源简介2、LED驱

6、动电源专用术语n爬电距离 creepage distance沿绝缘表面测得的两个导电零部件之间或导电零部件与设备防护界面之间的最短路径。n电气间隙 electrical clearance在两个导电零部件之间或导电零部件与设备防护界面之间测得的最短空间距离。三、各种三、各种LED驱动电源介绍驱动电源介绍1、电容降压电容降压电路的工作原理是利用电容在一定的交流信号频率下产生的容抗来限制最大工作电流。例如，在50Hz的工频条件下，一个1uF的电容所产生的容抗约为3180 欧姆。当220V的交流电压加在电容器的两端，则流过电容的最大电流约为70mA。虽然流过电容的电流有70mA，但在电容器上并不产生

7、功耗，因为如果电容是一个理想电容，则流过电容的电流为虚部电流，它所作的功为无功功率。三、各种三、各种LED驱动电源介绍驱动电源介绍1、电容降压典型应用电路CBB无极性电容泄放电阻三、各种三、各种LED驱动电源介绍驱动电源介绍1、电容降压n体积小成本低电流相对恒定。n电流随电压波动大，不耐冲击，LED寿命短n非隔离电源，需要外壳绝缘n功率因数低n适用于小功率LED灯具三、各种三、各种LED驱动电源介绍驱动电源介绍2、线性恒流三、各种三、各种LED驱动电源介绍驱动电源介绍2、线性恒流n体积小，成本低，电流恒定。n一般具有过压保护功能，使LED不受损坏。n电源效率较低，恒流源发热量大。n适用于小电流

8、驱动，如果电流较大，需要适用多颗恒流源芯片并联。n非隔离电源，需要外壳绝缘三、各种三、各种LED驱动电源介绍驱动电源介绍3、分段投切根据输入电压的变化，改变串入的LED数量。三、各种三、各种LED驱动电源介绍驱动电源介绍3、分段投切n效率较高n功率因数高n无电解电容，电路简单n有100Hz频闪n非隔离电源，需要外壳绝缘三、各种三、各种LED驱动电源介绍驱动电源介绍4、开关电源开关电源定义：开关电源定义：用半导体器件作为开关，将一种形式的电源转换为另一种形式的电源，转换时有闭环系统的变换器。开关电源的分类：开关电源的分类：n调制方式：PWM、PFM、双模调制n开关方式：硬开关、软开关n隔离特性：

9、隔离、非隔离n非隔离：BUCK、BOOST、BUCK-BOOSTn隔离：反激、正激、全桥、半桥、谐振等三、各种三、各种LED驱动电源介绍驱动电源介绍4、开关电源BUCK(降压)型变换器原理三、各种三、各种LED驱动电源介绍驱动电源介绍4、开关电源BUCK型典型应用电路三、各种三、各种LED驱动电源介绍驱动电源介绍4、开关电源BUCK型特点n可以用于市电供电环境，也可以用于直流供电环境n市电或高压供电由于没有隔离，需要外壳绝缘n转换效率高，可以达到90%以上n电路简单，成本比隔离型开关电源低三、各种三、各种LED驱动电源介绍驱动电源介绍4、开关电源BOOST(升压)型变换器原理三、各种三、各种L

10、ED驱动电源介绍驱动电源介绍4、开关电源BOOST型典型应用电路三、各种三、各种LED驱动电源介绍驱动电源介绍4、开关电源BOOST型特点n适用于低电压输入环境，如电动车，手电筒等。n电源转换率高，一般在90%以上。三、各种三、各种LED驱动电源介绍驱动电源介绍4、开关电源单端反激式变换器原理所谓单端所谓单端，即指转换电路的磁心仅工作在其磁滞回线的一侧。所谓反激所谓反激，系指当晶体管导通时，在初级电感线圈中储存能量，当晶体管截止时，初级线圈中储存的能量再通过次级线圈释放给负载。单端反激式开关电源电路是成本最低的一种。它可以达到输入与输出部分隔离，还可以同时输出几路不同的电压，有较好的电压调整率

11、。但其输出纹波电压较大，负载调整率较差，适用于相对固定的负载。一般而言，100W以内的开关电源通常采用单端返激式，超过100W300W的开关电源通常采用正激式或半桥式，300W以上电源通常采用全桥式。三、各种三、各种LED驱动电源介绍驱动电源介绍4、开关电源单端反激式变换器应用实例之自振反激变换器RCC(Ring Choke Converter)l电路简单、全部由分立元件构成、体积小l效率低，一般70%左右l由于采用分立元件，产品的一致性较差三、各种三、各种LED驱动电源介绍驱动电源介绍4、开关电源单端反激式变换器应用实例之PWM型隔离开关电源l适合于较大功率LED灯具l电路比较复杂、成本较高

12、l电源转换效率较高，一般在80%-90%四、安全规范四、安全规范1、相关标准 五、五、EMI问题问题1、EMI基础知识 EMI(electromagnetic interference 电磁干扰)指一个器件或系统自身的电噪声干扰到别的器件或系统的正常工作。就其噪声的型式而言主要为差模（DM）干扰和共模（CM）干扰，就其传播方式而言分为传导干扰，指电子设备产生的干扰信号通过导电介质或公共电源线互相产生干扰。以及辐射干扰，指电子设备产生的干扰信号通过空间耦合把干扰信号传给另一个电网络或电子设备。五、五、EMI问题问题2、开关电源EMI滤波电路六、功率因数校正六、功率因数校正PFC1、什么是功率因数

13、功率因数，是用来衡量用电设备的用电效率的数据（power factor）。功率因数的定义公式：功率因数有功功率/视在功率。有功功率，是设备消耗了的，转换为其他能量的功率。无功功率，是维持设备运转，但是并不消耗的能量。他存在于电网与设备之间，是电网和设备不可缺少的能量部分。但是无功功率如果被设备占用过多，就造成电网效率低下，同时，大量无功功率在电网中来回传送，使得线损高企浪费严重。造成功率因数低下有两个原因，一是电压电流波形不同步，二是电流波形畸变。六、功率因数校正六、功率因数校正PFC2、为什么进行功率因数校正六、功率因数校正六、功率因数校正PFC3、开关电源功率因数校正方法无源PFC之“电感

14、补偿”在整流桥堆和滤波电容之间加一只电感，利用电感上电流不能突变的特性来平滑电容充电强脉冲的波动，改善供电线路电流波形的畸变，并且在电感上电压超前电流的特性也补偿滤波电容电流超前电压的特性，使功率因数、电磁兼容和电磁干扰得以改善。但是该电路电流畸变的校正及功率因数补偿的能力都很差，功率因数只能达到0.7-0.8。六、功率因数校正六、功率因数校正PFC3、开关电源功率因数校正方法无源PFC之“填谷电路”“填谷电路”是将交流市电整流滤波后的电流波形，从窄脉冲形状展开到接近于正弦波形状，相当于把窄脉冲电流波形中的谷点区域“填平”了很大一部分的电路。该电路一般可以将功率因数提高到0.9左右。该电路的优

15、点是结构简单，效果明显，无需大电感器。其缺点是滤波后的直流电压波动大，输出的波谷电压值只为普通电解电容滤波电压谷值的一半。六、功率因数校正六、功率因数校正PFC3、开关电源功率因数校正方法有源PFC（主动PFC）主动PFC电路由高频电感、开关管、电容以及控制IC等元件构成。电路的特点是构造复杂，但优点很多：功率因数高达0.99、低损耗和高可靠、输入电压可以从90V到270V（宽幅输入）等，由于输出DC电压纹波很小，因此采用主动式PFC的电源不需要采用很大容量的滤波电容。六、功率因数拓展品质因数六、功率因数拓展品质因数n品质因数（quality factor OR Q factor）(Q因数)；

16、n定义：无功功率的绝对值与有功功率之比，即损耗角正切的倒数；n表示一个储能器件(如电感线圈、电容等)、谐振电路中所储能量同每周期损耗能量之比的一种质量指标；电抗元件的Q值等于它的电抗与其等效串联电阻的比值；元件的Q值愈大,用该元件组成的电路或网络的选择性愈佳。七、七、LED驱动电源选用原则驱动电源选用原则n安全需求隔离、非隔离；n成本需求满足要求的情况下成本越低越好；n性能需求效率、纹波系数；n尺寸需求需要符合灯具结构要求；n寿命需求防浪涌、过温、过流、过压保护等；n功率需求输出电流和电压范围；n认证需求CCC、C等；LED球泡灯涉及标准球泡灯涉及标准nGB/T 191-2008 包装储运图示

17、标志nGB/T 2828.1-2003/ISO2859-1:1999 计数抽样检验程序标准nGB/T 2829-2002 周期检验计数抽样程序及表(适用于对过程稳定性的检验)nGB/T 2900.65-2004 电工术语nGB 5698-85 颜色术语nGB/T 7922-2003 照明光源颜色测量方法nGB 9467-1988 室内灯具光度测试nGB 9969.1 工业产品使用说明书总则nGB 17625.1-2003 电磁兼容限值 谐波电流发射限值（设备每相输入电流16A）nGB 17743-2007 电气照明和类似设备的无线电骚扰特性的限值和测量方法nGB/T 18595-2001 一般照明用设备电磁兼容抗扰度要求nGB 24906-2010 普通照明用普通照明用50V以上自镇流以上自镇流LED灯灯 安全要求安全要求nGB 19510.14-2009 灯的控制装置第灯的控制装置第14部分：部分：LED模块用直流或交流电子控制模块用直流或交流电子控制装置的特殊要求装置的特殊要求nGB/T 24825-2009 LED模块用直流或交流电子控制装置性能要求模块用直流或交流电子控制装置性能要求nGB/T 24826-2009 普通照明用普通照明用LED和和LED模块术语定义模块术语定义谢谢！谢谢！