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led开关电源范文1
1概述
LED用开关电源属于电网电源供电的、额定电压不超过600V的单路输出式交流-直流外部电源,而室外用的LED开关电源比室内用的环境更严酷,所以选室外用的LED开关电源作为研究的重点,更具代表性。
目前LED用开关电源没有专门的标准,可参考GB 4943-2001或IEC 60950-1:2005标准来考核产品的安全;而室外用的LED开关电源的安全适用时可参考IEC 60950-22:2005标准来考核产品的附加安全。
由于室外用的LED开关电源的可靠性要求比较高,需要在设计、研制及生产阶段做相应的可靠性试验,应对可靠性试验过程中观测到的每一个失效的原因和后果进行详细的分析,并研究采取有效的矫正措施的可能性。具体的可靠性试验总要求可参考GB 5080.1―1986 设备可靠性实验试验总要求(IEC 60605-1―1978)。
2 LED用开关电源涉及的技术要求
2.1 产品涉及的环境试验
由于室外用LED开关电源使用过程可能面临恶劣的环境,如低温、高温、潮湿、腐蚀、淋雨、长霉等,运输过程可能受到冲击和振动,同时还要考虑储存环境的影响。环境参数对产品的主要影响有:腐蚀、开裂、脆化,潮气的吸附或吸收、氧化等。这些影响可导致材料的物理或化学性质的变化。
所以产品定型和研制过程可能需要经受一系列的环境试验,目前的试验方法有:GB/T 2423.1-2001 、GB/T 2423.2-2001、GB/T 2423.3-1993 、GB/T 2423.4-1993 、GB/T 2423.5-1995、GB/T 2423.10-1995 、GB/T 2423.16-1999 、GB/T 2423.17-2008 、GB/T 2423.38-2005。
单一环境的影响情况见表1。
表1 单一环境的主要影响
环境参数 主要影响 引起的典型故障
高温 热老化(氧化、开裂、化学反应)
软化、融化、升华
粘度降低、蒸发
膨胀 绝缘损坏,机械故障,增加机械应力,由于膨胀丧失性能或运动部件磨损增大
低温 脆化、结冰、粘度增大和固化、
机械强度的减低、物理性收缩 绝缘损坏,开裂,机械故障,由于收缩或机械强度降低和性能的减少,增大了运动的磨损,密封和密封片的失效,损坏
高相对湿度 潮气吸收或吸附、膨胀、机械强度减低
化学反应:腐蚀、电蚀、
绝缘体的导电率增加
物理性损坏、绝缘损坏、机械故障
低相对湿度 干燥、脆化、机械强度降低、
收缩、动触点间的磨损增大
机械故障、开裂
高气压
压缩、变形
机械故障、泄漏(密封损坏)
低气压 膨胀、空气的电气强度降低、电晕和臭氧的形成、冷却速度降低
机械故障、泄漏(密封失效)闪络、过热
太阳辐射 化学、物理和光化学的反应
表面恶化、脆化、变色、产生臭氧、加热、不均匀加热和机械应力
绝缘损坏
参见“高温”
砂尘 磨损和侵蚀作用、卡住、阻塞、
导热性减低、静电效应
磨损增加,电气故障,过热
腐蚀性大气 化学反应:腐蚀、电蚀
表面劣化、导电率增加、接触电阻增大
磨损增大、机械故障,电气故障
而产品的试验顺序要按预期的目的和应用情况来确定,具体见表2。
表2试验顺序的目的和应用
目的
主要应用
a)为了从试验顺序的前几项试验获得有关故障趋势的资料,先从最严酷的试验开始。但要将能导致试验样品无法承受进一步试验的试验项目放在顺序的最后
试制品试验。通常用于研究样机的性能
b)为了在试验样品损坏前取得尽可能多的资料,试验顺序应以最不严酷的试验开始,(如非破坏性试验) 研究性试验。通常用于研究样机的性能,适用于有限数量试验样品
c)能给出最严酷影响的试验顺序,某些试验可暴露前一些试验所引起的损坏 元件和设备标准化的鉴定试验
d)能模拟实际上最可能出现环境顺序 在使用条件已知时,设备和整套系统的鉴定试验
适用于大多数设备的一般试验顺序的例子见表3。
表 3一般试验顺序举例
试验 说明
A低温、B高温、N温度剧变 产生机械应力,该应力使试验样品对其后的试验更为敏感
E1)冲击、F1)振动 产生机械应力,该应力可使试验样品立即损坏或使它对其后的试验更为敏感
M空气压力、Db交变湿热、C2)恒定湿热、
K2)腐蚀 会揭示上述热和机械应力试验的影响
L砂尘 可加重上述热和机械应力试验的影响
固体物质的浸入、水(例如雨)的侵入 宜采用GB/T 2423.37试验L和GB/T 2423.38试验R
1)试验E和试验F的试验次序可互换;2)应尽可能用不同试验样品分别进行恒定湿热和腐蚀试验。
2.2 产品涉及的安全要求
室外LED用开关电源,没有专门的安全试验标准,但从产品失效情况来看,很多是属于结构、温升、爬电距离、电气间隙、材料方面的问题。而 GB 4943-2001、IEC 60950-1:2005对电源有要求;而室外LED开关电源的安全适用时可参考IEC 60950-22:2005标准来考核产品的附加安全。可依据此类标准来设计和定型试验。
2.3 产品涉及的EMC要求
因为室外工程用的LED用开关电源是属于外部电源,可按信息技术类设备电磁兼容测试要求来试验。
2.3.1产品相关的EMC检测标准
国家标准、欧盟标准等同采用国际标准,只有本版上的差异,美国标准与国际标准在测试项目和方法上都有很大区别。
2.3.1.1 国家标准:GB 9254-1998或GB 9254-2008、GB/T 17618-1998、GB 17625.1-2003 、GB 17625.2-2007 。
2.3.1.2 国际标准:CISPR 22:2006、CISPR 24:1997+A1:2001+A2:2002 、IEC 61000-3-2:2005+A1:2008 、IEC 61000-3-3:2008。
2.3.1.3 欧盟标准:EN 55022:2006、EN 55024:1998+A2:2003 、EN 61000-3-2:2006、EN 61000-3-3:1995 。
2.3.1.4 美国标准: FCC PART 15RADIO FREQUENCY DEVICES
2.3.2产品相关的EMC检测项目
2.3.2.1 GB 9254-2008即CISPR 22:2006、EN 55022:2006检测项目有:电源端子骚扰电压、
辐射骚扰场强。
2.3.2.2GB/T 17618即CISPR22、EN 55022检测项目有:静电放电抗扰度、射频辐射场抗扰度、工频磁场抗扰度、电快速瞬变脉冲群抗扰度、射频场感应传导抗扰度、浪涌抗扰度、电压暂降和短时中断抗扰度试验。
2.3.2.3标准G B 17625.1即IEC 61000-3-2、EN 61000-3-2检测项目有谐波电流发射。
2.3.2.4标准G B 17625.2即 IEC 61000-3-3、EN 61000-3-3检测项目有电压闪烁。
2.3.2.5美国标准FCC PART 15主要包含EMI部分项目,有电源端传导骚扰电压和辐射骚扰场强。
2.3.3 LED开关电源的EMC测试
LED开关电源的测试项目有电源端子骚扰电压、辐射骚扰场强、静电放电抗扰度、射频辐射场抗扰度、电快速瞬变脉冲群抗扰度、射频场感应传导抗扰度、浪涌抗扰度、电压暂降和短时中断抗扰度、谐波电流发射和电压闪烁。
2.4 产品涉及的能效要求
2.4.1我国对外部电源的能效要求
把交流电网电压转换为一个固定的、单路低压直流或交流输出电压的额定输出功率不大于250W的外部电源的能效应满足GB 20943-2007的规定,目前CQC将此类单路输出式交流-直流和交流-交流外部电源节能产品列入了节能产品认证实施规则,规则号为CSC/G1206-2005。
2.4.2欧盟公布EuP指令关于外部电源的实施措施草案及其改写指令:《确立能源相关产品生态设计要求的框架》
2008年10月17日,欧盟生态设计法规委员会(Regulatory Committee)在EuP指令(2005/32/EC)第三次会议上公布了外部电源(External Power Supplies,EPS)的实施措施草案;2009年10月31日,欧盟委员会在其官方公报上公布了EuP指令(2005/32/EC)的改写指令:《确立能源相关产品生态设计要求的框架》(2009/125/EC)(简称ErP),并在公布之日起20日生效。新指令正式生效后,将取代现行的EuP指令。新指令最鲜明的变化就是将原EuP指令中的耗能产品扩展为能源相关产品(Energy-related Products,其他内容没有较大的变化。具体限值如下:
第一阶段:实施措施生效后1年
(1) 无负载状态:能源效率 < 0.50W
(2) 平均效率(Average active efficiency)
1.0W以下的产品,平均效率 0.500*Po;
1.0W～51.0 W的产品,平均效率 0.090*ln(Po)+0.5;
51.0 W以上的产品,平均效率 0.850。
第二阶段:实施措施生效后2年(1) 无负载状态下的能源效率应小于表4的限值:
表4 无负载状态下的能源效率限值
标称输出功率Po
(W) AC-AC外部电源
(低压外部电源除外) AC-DC外部电源
(低压外部电源除外) 低压外部电源
Po≤51 W 0.50 W 0.30 W 0.3 0W
Po > 51 W 0.50 W 0.50 W 不适用
(2) 平均效率应小于表5的限值:
表5平均效率限值
标称输出功率Po
(W) AC-AC和AC-DC外部电源
(低压外部电源除外) 低压外部电源
Po≤1 .0W 0.480*Po + 0.140 0.497*Po + 0.067
1.0W
Po > 51.0 W 0.870 0.860
2.4.3 LED开关电源的能效试验
LED开关电源应通过GB 20943-2007强制性检验项目。
2.5 产品涉及的有害物质限制要求
产品的ROHS符合性评价满足标准SN/T2002―2006的规定,适用时,还应符合使用国家(地区)有关技术法规对外部电源的环保、能效、性能等的规定。
欧盟在2006年7月1日开始正式实施ROHS指令(电气电子设备中限制使用某些有害物质指令),届时使用或含有镉(Cd),铅(Pb),汞(Hg),六价铬(Cr6+)等四种重金属,以及多溴苯(PBB),多溴二苯醚(PBDE)作为阻燃剂的电子电器产品将不允许进入欧盟市场。根据指令,电子电器设备的均一材质中镉含量应在质量比的0.01%以下,其它物质如铅,汞, 六价铬,多溴联苯和多溴联苯醚含量应在质量比的0.1%以下。
2.6 产品涉及的性能要求
性能满足有关的规范要求,通常应包括输出电压的准确度、电压调整率、负载调整率、输出纹波、功率因素、效率等。
2.7 欧盟出台的其他指令、法规和决议
2.7.1欧盟已出台765/2008/EC和768/2008/EC两项旨在严格CE标志认证规定的法规,以确保产品安全;
2.7.2 REACH 代表化学品注册、评估、授权和限制的法规,欧盟目前公布了15种高关注度物质;
2.7.3欧盟WEEE新修订草案,WEED指令总的要求是企业生产的产品回收率要高;
2.7.4欧盟1348/2008/EC决议、2009/6/EC指令,欧盟作出此项决定的目的是保护人类健康和安全。相关企业需引起注意,通过调整配方、加强对成品及有关原材料检测、开展对合格供货商的评定等措施进行应对。
3意义
本文研究总结了LED用开关电源适用的法律法规和标准要求,为评估和审查新开发产品的设计安全、科学有效地监控产品质量奠定了基础;对积极应对技术贸易壁垒,帮助企业提高质量管理水平、质量控制能力以及破壁应对能力,具有重大的指导意义。同时为今后国家局研究和制定“绿色电源”、“绿色电器”以及其他相关产品的技术措施和监管措施提供了一个很好的第一手参考资料。
参考文献:
[1] [美]Sanjaya Maniktala. 王志强等译. 精通开关电源设计[M].北京:人民邮电出版社,2008.
[2] 姜雪松,王鹰. 电磁兼容与PCB设计[M].北京:机械工业出版社, 2008.
led开关电源范文2
关键词：LED显示屏；LED显示模组；LED显示控制器；恒流驱动；低功耗
引言
LED全彩显示屏，由于面积大、播放时间长，其耗电量是客户关注的一项关键指标。降低显示屏能耗是LED显示屏技术一个重要的发展方向。
全彩LED显示的控制系统节能管理
LED显示屏是一种集计算机技术，电子技术，光学技术，电气技术和结构技术等各种现代工程技术于一体的系统集成工程应用。全彩LED显示屏系统基本组成如图1，包括：计算机及系统管理界面，LED交流电源配电柜，信号前端处理器，显示屏端信号分配器，全彩LED显示屏(全彩LED模组阵列)等。
LED显示屏系统上位机的节能管理
如图1所示，通常LED显示屏上位机包括计算机硬件及上位机软件，它在LED显示屏系统中既是显示屏系统的媒体编辑平台，为显示屏提供图像视频信号源；又是显示屏系统的控制平台，控制系统软硬件设备。从节能角度出发，上位机适当调控系统各种设备，从而实现LED显示系统节能目的：(1)根据实际反馈的电气负载要求，对配电柜的三相交流供电进行平衡控制(控制如图1的配电柜)；(2)根据实际的需要，关闭屏体的部分无用区域；(3)控制新兴的能源供电(如太阳能和风能等)，提高电能的变换效率；(4)实现时间程序管理LED显示亮度；(5)实现环境亮度程序控制LED显示等。
信号前端处理器的节能管理
如图2，信号前端处理器接收上位机来的控制命令和视频图像数据输入，然后将这两种数据信号通过FPGA进行数据重组排列，再通过光纤发送给信号分配器：同样接收光纤反馈回的数据信号，并通过FPGA完成对数据的解析并通过MCU转发给上位机处理。没有上位机参与工作的LED系统中，信号前端处理器的嵌入式平台就将承担起对整个系统同设备的智能控制功能。就节能举措而言：(1)具有LED的时间程控功能；(2)具有LED的环境亮度程控功能；(3)具有供电设备管理控制功能，提高电能转换效率等。
显示屏端信号分配器作用
如图3，显示屏端信号分配器接收光纤来的数据信号，首先将视频数据和命令数据信号按照显示屏的模组阵列实际工程排列情况分割成4组信号，然后通过LVDs接口将视频数据和命令数据分别发给LED显示屏体的四个输入端口。另一方面，屏体来的命令反馈数据信号或检测数据通过485接口进入处理器PPGA中，然后通过光纤调制器的向信号前端处理器发送。它是信号传输枢纽。各种数据的分组排列及下传和上传的大量处理工作在此处理。
模组节能设计
全彩LED模组如图4，包括：模组信号控制模块，全彩LED点阵模块，模组供电模块等。
模组信号控制模块节能设计
模组信号控制模块如图5，分配器下传的数据信号通过LVDS接口芯片转换得到数据流分成两路，其中一路以LVDS信号环接输出到下一模组的输人口，另一路以TTL电平的方式输入到PPGA；FPGA再根据模组ID号，解析出命令数据和视频数据；视频数据按地址截取相应的区域视频数据、缓存、并以一定的算法格式输出去驱动LED点阵模块；命令数据，则执行相应命令，如GAMMA校正、亮度调整、模块电源的开关等。同时。根据相关的命令要求，模块应答回传信号及相关传感器的检测数据通过上传通道向上传输。
模块信号控制模块、显示屏端分配器、前端信号处理器和上位机(包括控制界面软件)组成闭环的控制过程；实现环境亮度程控、时间亮度程控，电源模块调整，LED显示屏显示负载实时调节等功能，为显示屏的节能应用提供了信号处理的必要软硬件条件。
模组LED点阵模块节能设计
LBD点阵模块设计节能举措主要围绕着LED灯管选择和恒流驱动芯片驱动设计来进行。
(1)LED点阵模块的像素设计和高光效的LED灯管选择：全彩LED点阵模块的像素一般由红绿蓝三个子像素组成，像素点功耗是：(V红×I红)+(V绿2×I绿)+(V蓝×I蓝)。LED器件正向电流与发光亮度近似于线性正比例关系。选用高亮度的LED器件组，像素点功耗相对较小，显示屏功耗也相对较小。以P20全彩显示屏为例，红、绿、蓝LED标称亮度各提高20％，在显示屏亮度不变的情况下，显示屏的功耗会降低1s％以上。因此，选发光效率高、发光强度值大的LED器件可以有效节能。
(2)高效的LED驱动电路设计：传统全彩LED显示屏采用5V的电源给LED点阵模块供电(如图6所示)，分压在恒流Ic上的电压，除去恒流芯片达到线性导通所必需的正向电压值外，其余剩下的电压均会造成无用的功耗，转换成热能。节能的LED显示屏像素驱动电路如图7所示，这种设计采用红绿蓝LED器件分别供电的方式：V红、V绿、V蓝。比较试验证明，在选用相同LED器件和相同恒流驱动芯片，并要求显示同样亮度的条件下，节能电路与传统电路比较节能30％以上。
模组电源电源拓扑节能设计
全彩LED显示屏的模组供电方式普遍采用低压大电流开关电源模块输出并联的总线供电方式。由于开关电源输出的电流大，变压器铜损大，整个的电源转换效率低(满负载只能做到75％以内)。本文推荐模组内电源采用若干小型开关电源分布式供电方式，以提高开关电源的能量转换效率。譬如：交流220v总线输入、最大输入功率是35W、输出可调电压的开关电源模块效率可以达到86％以上。该开关电源的能量变换效率相对大电流并联供电的常规供电拓扑结构而言节能在10％以上。
结语
led开关电源范文3
【关键词】电解电容；驱动电路；有源纹波补偿；保护电路
1.前言
LED（发光二极管）为新一代的绿色照明光源，具有节能、环保、高亮度、长寿命等诸多优点。它不仅是照明光源的新宠，也与人们的生活戚戚相关。因此，研制长寿命的驱动电源，构建高效率、低成本、高功率因数和是LED灯发光品质和整体性能的关键，也是LED照明技术发展的需要。据不完全统计现有的白炽灯泡寿命比LED灯少约40倍。因为发光二级管不仅是直流电流驱动器件，也是光电转换器，有将光电转换的功能。它的作用主要是通过流动电流，将电能转变为光能，所以其优势是比一般的光源的节能效率和工作寿命都要高。但是，在LED驱动电源的整流电路和滤波电路中一般需要使用大容量的电解电容。电解电容器的寿命一般为l05℃/2000h，就是说当电容周围温度升高到105℃时其寿命只有84天，即使工作在温度为85℃的环境中，使用寿命也仅为332天，所以电解电容是阻碍LED驱动电路寿命的主要原因。为了提高驱动电源的寿命，有必要去掉电解电容，为此文中提出一种无电解电容的高亮度LED驱动电源。
2.LED驱动电路的工作原理
3.LED驱动电路的具体设计
3.1 输入电路的设计
3.1.1 EMI滤波器的设计
3.4 有源纹波补偿电路的设计
3.4.1 有源纹波补偿理论
因为现有的LC滤波电路无法完全滤除纹波，而且电容量小的电容滤波效果更差，所以传统的开关电源输出波纹大，若流过LED的电流纹波过大将不仅影响了LED的光效，而且影响LED的光衰，特别是电解电容由于它的使用寿命短，从而严重的缩短了开关电源和LED的使用寿命。因此，从研究小电容量入手、以输出纹波小、能量变换效率高为内容，以使用的安全性和长期性为目的，构建新型驱动电源，是十分重要的和必要的，是当前急需解决的问题，具有一定的科学性和可靠性。
文献[4]在总结主辅补偿电路的基础上，采用线性电源对电感纹波电流进行补偿的方法，其电路结构如图8所示。通过检测电阻R1的电压来检测电感纹波电流，放大器输出与电感纹波电流反向的补偿电流通过电阻R5将电感纹波电流补偿。该电路通过用电阻匹配来解决纹波电流补偿问题，容易实现；并且省去电解电容，使得电源的使用寿命能够延长。
3.4.2 有源纹波补偿电路的设计与仿真
如图9所示，有源纹波补偿电路由三极管，运算放大器A1，A2，和电感电流检测电阻组成。其原理是通过检测电感两端的电流，通过运算放大器A1和A2比较后控制三极管的开关实现电流的补偿。
4.结束语
目前LED驱动电路中，影响驱动电路整体寿命的主要因素是储能电容，所以本设计采用线性电源抑制输出波纹，达到减小储能电容的电容量的目的，因此可以在不增加输出波纹的情况下采用寿命长的薄膜电容取代电解电容，从而提高LED驱动电路的整体寿命。从仿真结果来看，采用以有源纹波补偿后，电路运行稳定，各项指标满足要求，这说明此方法能够有效的提高了驱动电路的使用寿命。
参考文献
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led开关电源范文4
[关键词]事故、变电站、照明、充电
中图分类号：TU984.12 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）17-0371-01
一、具体问题描述
我局2005年以前建造的变电站多数采用基于站用交流系统的独立式充电应急灯作为事故照明。充电应急灯因制造工艺、灯具及内置蓄电池寿命等原因，投运一段时间后，陆续故障损坏，只能采取更换的办法加以解决，投资不断。综合判断，该类型事故照明系统，在技术上、使用寿命上，均已进入淘汰期，需进行改造。
二、解决问题的思路和方法及实践过程
变电站事故照明系统作为变电站发生事故时的应急照明，要求事故照明在变电站交流系统（400V）正常时不得点亮，当变电站因内外部故障，站内交流系统（400V）失压时自动点亮，为现场运行人员故障判断、恢复供电以及事故抢修提供基本照明。根据以上所述，可以判断，当事故照明系统灯具点亮时，变电站交流系统已失压，故该系统不能直接采用交流电源，它必须采用其它可靠的工作电源。
基于以上分析，针对变电站事故照明系统的改造，宜采用以下对策：利用蓄电池组作为事故照明的供电电源，采用低压交流母线电压作为该系统投切的控制信号，通过合理配置事故照明系统自动切换设备，以及灯具，可以达到该系统的各项要求。
依据变电站事故照明系统的要求及其特点，结合变电站现场设备实际，经分析研究拿出如下技术方案，下面结合图1进行说明其工作原理。
如图1所示，该事故照明系统原理图分为直流部分（右侧虚线框、主回路）、交流部分（左侧虚线框、控制回路）。
直流部分（主回路）：在直流系统出线空开中，选用一路备用空开，其负载端接接触器常闭触点上侧两路触电，接触器常闭触点下侧对应两路触点，接开关电源输入端（直流220V），开关电源输出端（直流24V）接LED灯组（并联）。
交流部分（控制回路）：在站用交流系统出线空开中选用一路备用空开（3相380V），在其负载端选用A、C两相接入交流接触器线圈（其线圈为交流380V）。
该事故照明系统各元件在变电站安装位置：
1）交流空开：交流屏（或交直流屏）备用出线空开；
2）直流空开：直流屏（或交直流屏）备用出线空开；
3）接触器：新装设备，安装于直流屏（或交直流屏），屏内；
4）开关电源：新装设备，安装于直流屏（或交直流屏），屏内；
5）LED灯具：新装设备，安装于主控室、高压室、电容器室等需提供事故照明的室内设备安装处。
该事故照明系统各元件作用：
1）交流空开：接通或断开交流电源，控制事故照明系统接触器断开或闭合，为该照明系统提供点亮或熄灭指令，同时可作事故照明系统试验开关。
2）直流空开：接通或断开直流电源，给下一元件（开关电源）提供工作电源，与交流空开同时断开后，可以检修、维护其负载侧各元件。
3）接触器：根据其线圈有无对应电压等级（380V）交流电流，通过铁芯的动作，分断、闭合直流回路，熄灭或点亮系统灯具，实现自动投切功能。
4）开关电源：将输入的直流电压（220V）改变为直流灯具的额定电压（24V）。
事故照明系统工作原理：
1）变电站交流系统正常（正常运行）时
交流、直流空开均处于合闸位置，此时接触器线圈通有交流电流，接触器铁芯动作，常闭触点断开，切断直流回路，系统中开关电源、LED灯具均无任何电流通过，灯具为熄灭状态。
2）变电站交流系统失压（事故）时
交流、直流空开均处于合闸位置，但此时因交流系统失压，接触器线圈无交流电流通过或电压过低（交流系统单相故障），接触器铁芯不动作，常闭触点闭合，直流系统电源（220V）通过空开、接触器到开关电源，变为24V直流电，接入LED灯组，灯具点亮提供照明。本状态为自动投切，无需人为操作，且交流系统恢复时，系统自动恢复到原状态（灯具熄灭）。
3）变电站交流系统正常时，事故照明系统试验
对正常状态下的事故照明系统试验时，只需将该系统中交流空开断开，模拟交流系统失压时状态即可，其工作原理与交流失压（事故）相同。
三、对实践过程的思考和对效果的评价
本变电站事故照明改造方案，根据实际改造及投入运行后的实际运行情况，总结出该系统具有的优点：
1）系统元件少，工作更加可靠，成本低廉。
2）系统整体使用年限长。系统电子元件少，只有开关电源一个，其可靠使用寿命约为8-10年，其它元件使用寿命均大于10年。
led开关电源范文5
各有各的绝招
最近几年的电源技术，虽然没有革命性的突破，但演进的过程并没有停滞。面对系统设计对电源越来越高的要求，很多厂家都在已有产品的基础上，进行了革新和改进。
德州仪器公司是半导体行业的领先公司，其电源管理产品涵盖了标准IC、高性能插件、变压器、数字电源和集成电源模块。在此次大会上，TI首先与听众分享了其先进的开发工具，包括采用可替换C2000数字电源实验板套件(TMDSDCDC2KIT)，可满足基于软件的数字电源管理技术新手的需要。另一个产品，C2000 DC/DC数字电源开发者套件(TMDSDCDC8KIT)则主要面向多轨与多相位应用，并可进行多达16个电源轨的管理。另外，TI的工程师就通信电源发表了“基于中间母线控制的新型通信电源整体解决方案”的演讲，介绍了连续传导模式控制器UCC28070。从高端通信系统、冰箱与空调中的嵌入式家电电动机驱动器到HID照明镇流器，各种类型的应用都能使用此产品。 意法半导体也是一家产品线非常丰富的公司，他们给听众介绍了面向Intel目前最先进的VR11.1处理器的全套解决方案，该方案包括了L6716降压控制器和PowerFlat封装MOSFET。L6716是采用双沿异步PWM架构的2/4相控制器，可选择二、三、四相运行，带有3相内部驱动和单相外部驱动，具有0.5％的输出电压精度和高电流集成门极驱动，其多个DAC可满足VR10、VR11和VR11.1的应用需求。得益于LTB技术，L6716输出部分的成本节省高达20％；3个内部驱动和二至四相可扩展方案既节省了空间又提高了设计的灵活性。这些优势都为VR10、VR11和VR11.1的应用提供了经济高效的解决方案。
大电流的电源负载点设计是最近的热门话题。美国国家半导体的Simple switcher控制器就是针对于此设计的。这个领域面临的要点是频率补偿，而Simple switcher控制器正解决了此问题。该控制器的使用范围是输出电流超过4A的系统，其最大输出电流能达到12A，开关频率可以调整。这种控制器的效率很高，在10A的时候可以达到95％。Simple switcher控制器有两个特点，一个是具有了固定导通时间，这项技术可以恒定频率与输入电压的关系，能在轻载时发挥最大效率，瞬态响应极快。另一个特点就是具有防纹波模式，利用芯片模拟出的纹波来抵消固有的输出纹波，优点是可以采用等效串联电阻较低的电容器。综合这两项技术，新型控制器无须环路补偿，具有接近的工作频率，降低了系统成本，简化了设计。
专注于电源技术的安森美半导体此次做了名为“双路降压直流一直流调整器NCP3120”的演讲，阐述了NCP312x系列特点及其应用。NCP312x器件系列能提供可编程的比例、序列和追踪控制功能，在启动和省电期间管理输出电压。其典型应用领域为机顶盒、液晶电视和有线调制解调器等多种消费应用。由于数字信号处理器、现场可编程门阵列或其他信号处理器需要多个电源，以产生用于内核和输入/输出外设的不同电压电平，因此需要对每个电压进行专门的定时控制，防止出现闩锁情况而造成应用现场失效的直接甚或潜在损坏，现在，通过NCP3 12x就可以实现这个功能。
对电源系统的优化一直是工程师最为关注的，凌骥电子(上海)有限公司本次演讲的主题就是“多电压单板电源系统优化设计”。演讲人首先介绍了单板电源的完全隔离、中间母线和混合型架构三种基本架构，并从成本、空间、可靠性和效率等方面比较了它们的优缺点。之后，从输入滤波、实现各电源的稳定性、使能端的使用、PCB的绘制和母线转换器的均流等几个方面重点说明了在单板电源的设计中应注意的问题。最后，介绍了如何通过各种工具和模型正确选择外部元件，在原型前预测并保证正常工作，简化设计并达到更好的设计效果。
爱立信公司有二十多年的电源产品开发历史，此次以“数字控制的隔离直流/直流变换器”为话题向与会者介绍了其1/4砖封装DC/DC电源模块BMR453在Micro-TCA电源模块中的应用。BMR453效率可达96％，在600W输出时的损耗约为25W，通过同步和对电源主回路交又控制技术可减少输入端滤波电路，对EMI性能提高有极大帮助；并且，在实现均流、同步和交叉控制以及通过PMBus配置、控制和监控电源模块等功能时不需要额外的电路。
锂离子电池是电子设备的动力源，而精工技术有限公司对锂离子电池的管理颇有心得，此次介绍的多节锂电池保护方案S-8204和S-8209系列看起来与以往的多节锂电池保护IC并无分别，实际上却加入了级联的新概念，非常适合医疗设备和电动自行车等应用。S-8204系列内置高精度电压检测电路和延迟电路，是用于3节或4节串联锂离子可充电电池保护的IC。通过SEL端子的切换，可用来保护3节或4节串联电池。S-8209系列是内置高精度电压检测电路和延迟电路的、用于保护2节以上锂离子/锂聚合物可充电电池的IC。由于配置了通信功能和两种电量平衡功能，因此也可用来构成多节串联电池的保护电路，令多节锂电池保护的应用更广泛、更灵活。
隔离是电源中一项非常重要的技术，它关系到使用者的人身安全。Silicon laboratories公司在本次会议上的演讲就有关于此。可能是强于射频技术，他们的产品采用了射频隔离方式，隔离脉冲信号可达到150MHz，能充分满足各种应用要求。本次给大家介绍的是Si8230/3，一种ISOdriver，即隔离器加驱动器的组合，具有4A峰值驱动电流，50ns的传导时间，2500V隔离电压。其特点是两线或PWM输入，可编程死区时间控制，输入/输出欠压保护。优点是减小了PCB尺寸，可直接同任何型号的控制器连接，用户可调谐系统来获取最大的峰值效率。该产品集成了Overlap保护，可以防止上、下端MOSFET同时导通给系统带来不必要的冲击。
LED驱动备受推崇
随着技术的快速成熟，照明市场已经逐渐步入LED的时代。根据相关市场咨询公司的报告，到2010年，全球通用LED照明市场将会达到10亿美元的规模。在LED市场繁荣的时候，LED驱动器也将得到巨大的市场空间。专业的模 拟器件公司都有自己的LED驱动产品线，这其中就包括了脱胎于家电巨头飞利浦的NXP公司。该公司推出了一系列高功率因数和效率的LED驱动产品，将面对通用照明、信号和特殊照明领域。NXP的方案采用了交流相位调光技术。其中，SSL152x和SSL1623PH系列是开关模式的控制IC，可工作于80-277V的交流电压，适合多种拓扑结构，频率可调；SSL1750则集成了PFC和回扫控制，效率在80％以上。这些产品还集成了更多的绿色功能，像谷底开关、频率限制功能，具有高压启动源。很重要的一点，具有过温保护，这对LED设计是非常重要的。此外，NXP还推出了针对LED路灯的解决方案。该方案采用了SSL1750和UBA3070，能驱动50个LED，功率因数大干0.9，能效大于84％。
无独有偶，在本次会议上，另一个老牌电源芯片厂商PI公司也推出了自己的LED驱动解决方案。其中，LinkSwitch-II是离线式LED驱动器，其集成了初级侧控制，省去了光耦器和所有次级侧CV/CC控制电路，可实现高效率离线式LED驱动器设计。TOPSwitch-HX则用于LCD背光，具有多种工作模式，输出功率最高为70W，在110mW输入功率下能提供30mW的待机功率。LinkSwitch-II内置了700V MOSFET，可在高达380V的电压下工作，满足30mW空载要求，能以10％的裕量应对能源之星2.0规范，如果采用隔离式设计方案只需要25个元件，而非隔离式设计只需要15个元件。采用该器件能确保LED具有±10％的恒流容差。
功率器件新貌
功率器件是电源电路的基础，它们的性能提高将对系统产生巨大的推动作用。
英飞凌科技介绍的900V CoolMOS(超级结MOSFET)主要应用于高效率开关电源、工业及再生能源转换等场合。它延续了革命性的“超级结”结构，从而突破了MOSFET界所谓的“硅极限”，因此在同样的封装条件下能够实现业界最低的导通阻抗。例如，它在TO-247和TO-220封装下最大通态电阻分别只有0.12Ω和0.34Ω，比传统的900V MOSFET通态电阻减小了75％以上。
CoolMOS 900V系列具有极低的静态和动态损耗，演讲人以LCD TV、三相照明系统和太阳能供电系统为例，说明了该系列如何使设计更有效并更具成本收益。就听众提出的在高光频环境中应用问题时，演讲人表示即便光频率超过1MHz，CoolMOS的稳定性也不会受到影响。
IR公司一直致力于功率半导体器件的研发和生产，已有超过60年的功率器件开发历史。自从推出SuperIRBuck系列后，每年都要推出最新型号的产品。今年，IR公司又带来该系列产品的最新型：IR38XX。该产品集成了高性能的PWM控制IC和高能效MOSFET，可用于嵌入式POL市场，最大输出为14A，0.6～12V输出，适用单5V或12V电压供电。SuperIRBuck采用了模块式封装，即将多个芯片集成在一个封装引线框中，易于实现板载电源的设计，外部只需要接入电感、电阻和电容即可。与Monolithic方案相比，效率更高，与采用分立器件相比，功率密度高，所占用的面积也较小。在这其中，IR380X是专为消费电子应用设计的产品，可以定频工作(600kHz或300kHz)，过流保护可调，软启动可调，高精度低电压参考电平，预偏压启动，12V电压供电时的效率为95％。
测试手段的提高
电子产品的飞速发展，对电源的效率、功率、性能指标等提出了更多要求，这使得电源测试的标准和方法也在不断发展，在本届电源研讨会上，众多测试测量厂商给出了他们最新的电源测试方案。
泰克公司已经多次参加电源研讨会，今年的演讲题目是“创新电源系统分析与测试方案”。其首先分析了开关电源设计中的测试需求，然后根据这些测试需求中的难点给出泰克的解决方案，比如，如何安全准确地探测“浮动”电压、如何消除电压探头和电流探头之间的时滞、如何利用示波器的长存储功能进行电源测量、如何利用泰克示波器的Wave Inspector功能进行电源系统查障等。结合泰克DP04000/7000示波器、差分探头、电流探头以及功率测量及分析软件等，泰克的演讲嘉宾给出了一些非常实用和可操作的电源测试方案。
上海横河国际贸易有限公司今年的演讲题目是“横河新型测试仪器及其在电源方面的应用”，其工程师在演讲中介绍了横河高速数据采集仪、横河数字功率计以及横河数字示波器在电源测试方面的应用。另外，还特别介绍了横河DL9000的电源分析功能，例如：测量开关损耗、测量安全工作区、测量突入电流、测量输入电压品质、谐波分析等，这些电源分析功能可以满足开关电源设计过程中对高转化效率、高稳定性、低功耗、低成本的要求。
北京普源精电有限责任公司已经是第二次参加电源研讨会了，他们今年的演讲题目是“RIGOL数字万用表在电源测试行业的应用”。其重点介绍了电源生产企业自动化测试系统中数字万用表的选择和应用。在电源的自动化测试系统中，模块化的硬件有示波器、万用表、射频模块、开关等，所有仪器要作为一个整体来运行，作为万用表要适应系统运行的要求，性能方面需要符合一定的标准：高可靠性、高准确度、兼容性要好、测试效率要高。其5位半精度万用表具有高准确度的测量结果，并且具有极好的兼容性，除了GPIB、USB等接口，还具有LAN接口，该万用表操作流程简单，在产线上可以实现极快的测量速度，读数高达120/s，可以满足电源生产企业自动化测试系统的要求。
美国力科公司演讲的主题也是围绕开关电源展开。在开关电源测试项目中有一个难题是功率器件饱和压降的测量，它要求的信号调解线性度必须远优于8位数字示波器能够达到的分辨率，力科公司为此专门推出了差分放大器DA1855A，其优异的CMRR性能提供了高质量上端栅极驱动电压测量。力科有一整套完整的电源测试方案，其中包括数字示波器、探头、软件以及电源测试思路和测试手段，不仅可以进行高精度功率器件饱和压降测量，而且可以测量开关电源各个工作阶段的动态功率、动态电阻及功耗等重要参数，满足开关电源的测试需求。
安捷伦科技有限公司有两个演讲题目，其一是关于开关电源的测试方案，重点介绍了电源设计者需要关注的几个关键测试项目，并结合安捷伦的示波器、功率测量与分析软件给出一些具体的测试方法；另一个演讲是关于系统上电测试，重点介绍了利用安捷伦N6705A直流源分析仪解决系统上电测试的难题。在产品的研发和验证中，系统的上电测试是必不可少的一项，需要对各种可能供电状态的适应能力和功耗特性进行测试。传统的测试方法往往需要选择多台仪器，还要进行众多的连线，选择合适的探头，进行麻烦的系统集成以及编程，大大影响了工作效率。安捷伦N6705A直流源分析仪是一台高度集成化的仪器，在一个系统中集成了4个高品质的电源、数字表、示波器、任意波形发生器、数据记录等功能，工程师使用它无须开发任何控制和测量程序，所有功能和测量都可从前面板得到，大大提高了测试效率。
台湾致茂电子(Chroma)的演讲题目是电源测试的标准、方法与发展趋势，演讲从电源测试标准出发，针对行业通用的测试标准，如电源效率、电源稳定性等，给出具体的测试方法。重点内容包括：电源效率、空载功率的测量标准与方法；电源变动测试评定等级以及电源输入电压变动的测试方法；电源输出特性测试方法；电源稳定度指标及稳定度测试方法。
led开关电源范文6
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关键词：驱动电源；功率因数校正；单端反激
DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2014.2.008
第一作者简介： 周俊生， （1968 - ） 男， 广东饶平人， 硕士，工程师， 华南理工大学， 研究方向： 电子电路、电子工艺和焊接技术。
1 驱动电源整体结构
本文设计的大功率LED驱动电源采用两级结构。市电220V交流电经过整流滤波电路后，进入前级的有源功率因数校正（APFC）电路，输出稳定的直流后，通过后级的单端反激变换电路进行降压，实现稳态恒功率控制[1-2]，其结构框图如图1所示。
计算得到Co为102.9μF。
因电容器的电容量存在误差，还需要考虑降额使用。在此设计中降额20%，故选用标称值150μF、耐压值420V的电解电容。
2.3 功率MOSFET的选择
选择MOSFET的主要参考依据是导通电阻RDSon，针对功率因数校正技术的应用，开关管的耐压是由过压允许值以及输出电压决定的，它所能承受的最大电压出现在开关管的关断时刻，大约为电源额定直流的输出电压值[4]。在选用开关管时，它的耐压规格最好留出20%的电压裕量，因此本设计中采用的开关管源漏极承受电压为VDSS≥1.2V0=480V。流过MOSFET的最大平均电流为
电流检测比较器的反向输入端，通过L6561芯片的CS引脚，可检测流过电感的瞬间电流大小，并藉由外部检测电阻RS转换成电压值。一旦这个值达到了乘法器输的出极限值，PWM的栓锁就被重置、MOSFET就被关闭。在PWM栓锁还未被ZCD讯号设定之前，MOSFET都会在关闭的状态。感测电阻值RS的大小由下式计算：
管脚3是乘法器的第二个输入端；整流后的电压通过一个电阻分压网络连接到此引脚，以获得一个正弦波的参考电压信号[5]。乘法器可由以下关系描述：
3 单端反激恒流电路
本设计采用单端反激式变换器，使用On-Bright（昂宝）公司OB2269芯片[6]。反激式变换器电路的原理图设计如图4所示。
3.1 变压器的设计
设计反激式变压器，就是要让反激式开关电源工作在一个合理工作点，使其发热量尽量少[7-8]。
求得NS=8.29，取9匝。两个辅助绕组，一个用于输出端恒流芯片供电，一个用于去磁检测，取两个辅助绕组的输出电压为15V，其匝数均为：NA=15×Ns/（Vo+VF）。计算NA=3.69，取4匝。
变压器绕制，初级线圈采用0.4mm漆包线，次级绕组及两个辅助绕组采用0.3mm漆包线，为降低集肤效应影响，都采用3股并绕法。绕线占用窗口面积为20.19mm2，小于PQ3230型铁氧体磁芯的窗口面积，因此线圈绕制合理。变压器需开气隙为：Ig=4π×10-7？Np？Ag/Lp=0.34mm。3.2 开关管的选择
开关管承受最大电压有PFC输入电压、原边感应电压和开关管关断时初级线圈冲击电压，电压之和约为638V。开关管开通延迟与关断延迟时间都要尽可能短，以提高开关速度，避免造成无谓损耗。考虑裕量和开关管损耗，在此选用Infineon公司的20N60S5。
3.3 恒流限压控制电路的设计
限压控制方面，选用德州仪器公司生产的三端可调分流基准源TL431A。在应用中要选择传输系数和耐压较高的光电耦合器，选用型号为PC817的光耦器。另外需通过R16、R17、R18对TL431A进行分压，分别取R16=3kΩ、R17=100kΩ、R18=39kΩ，计算能得到稳定时V1=36V，符合条件。恒流控制方面，选用型号为LM358的运算放大器。
4 实验测试数据及分析
在完成电路调试和驱动电源的制作后，采用功率电阻模拟负载的方式，对电源样机的实际工作情况进行了实验测试。电源在不同输入电压条件下负载工作时所测得的数据如表1所示。从表中数据可以看出，在100到240V的宽输入电压范围内，输出电流均保持在3A左右，达到恒流输出的效果。
电源在不同负载条件下工作时所测得的数据如表2所示。数据表明，电源效率及功率因数随负载增加而上升。在满负载的情况下，驱动电源样机的功率因数达到96.9%，效率能达到86.75%，基本符合大功率LED照明系统对驱动电源的要求。
5 结论
本文从功率因数校正和变换器及其拓扑结构上进行了讨论分析，设计出一款有源功率因素校正的单端反激变换大功率LED驱动电源，通过测试驱动电源的功率因数和效率，给出实验结果并进行分析，验证本文所述理论的正确性。
参考文献：
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[5] 刘彬. LED恒流驱动电源的研究与设计[D]. 北京： 北京交通大学， 2009.
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