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根据电网的用电规则和LED驱动电源的特性要求,在选择和设计LED驱动电源时要考虑到以下几点:
1.高可靠性:特别像LED路灯的驱动电源,装在高空,维修不方便,维修的花费也大。
2.高效率:LED是节能产品,驱动电源的效率要高。对于电源安装在灯具内的结构,尤为重要。因为LED的发光效率随着LED温度的升高而下降,所以LED的散热非常重要。电源的效率高,它的耗损功率小,在灯具内发热量就小,也就降低了灯具的温升。对延缓LED的光衰有利。
3.高功率因素:功率因素是电网对负载的要求。一般70瓦以下的用电器,没有强制性指标。虽然功率不大的单个用电器功率因素低一点对电网的影响不大,但晚上大家点灯,同类负载太集中,会对电网产生较严重的污染。对于30瓦~40瓦的LED驱动电源,据说不久的将来,也许会对功率因素方面有一定的指标要求。
4.这种方式,组合灵活,一路LED故障,不影响其他LED的工作,但成本会略高一点。另一种是直接恒流供电,LED串联或并联运行。它的优点是成本低一点,但灵活性差,还要解决某个LED故障,不影响其他LED运行的问题。这两种形式,在一段时间内并存。多路恒流输出供电方式,在成本和性能方面会较好。也许是以后的主流方向。
5.浪涌保护:LED抗浪涌的能力是比较差的,特别是抗反向电压能力。加强这方面的保护也很重要。有些LED灯装在户外,如LED路灯。由于电网负载的启甩和雷击的感应,从电网系统会侵入各种浪涌,有些浪涌会导致LED的损坏。因此LED驱动电源要有抑制浪涌的侵入,保护LED不被损坏的能力。
6.保护功能:电源除了常规的保护功能外,最好在恒流输出中增加LED温度负反馈,防止LED温度过高。
LED是2~3伏的低电压驱动,必须要设计复杂的变换电路,不同用途的LED灯,要配备不同的电源适配器。国际市场上国外客户对LED驱动电源的效率转换、有效功率、恒流精度、电源寿命、电磁兼容的要求都非常高,设计一款好的电源必须要综合考虑这些因数,因为电源在整个灯具中的作用就好比像人的心脏一样重要。
用LED作为显示器或其他照明设备或背光源时,需要对其进行恒流驱动,主要原因是:
1. 避免驱动电流超出最大额定值,影响其可靠性。
2. 获得预期的亮度要求,并保证各个LED亮度、色度的一致性。
led(2张)由于LED是特性敏感的半导体器件,又具有负温度特性,因而在应用过程中需要对其进行稳定工作状态和保护,从而产生了驱动的概念。LED器件对驱动电源的要求近乎于苛刻,LED不像普通的白炽灯泡,可以直接连接220V的交流市电。LED是2~3伏的低电压驱动,必须要设计复杂的变换电路,不同用途的LED灯,要配备不同的电源适配器。国际市场上国外客户对LED驱动电源的效率转换、有效功率、恒流精度、电源寿命、电磁兼容的要求都非常高,设计一款好的电源必须要综合考虑这些因数,因为电源在整个灯具中的作用就好比像人的心脏一样重要。
用LED作为显示器或其他照明设备或背光源时,需要对其进行恒流驱动,主要原因是:
1. 避免驱动电流超出最大额定值,影响其可靠性。
2. 获得预期的亮度要求,并保证各个LED亮度、色度的一致性。
现在LED驱动芯片技术都比较成熟了,国内生产商也不少了。常用的品牌很多,主要还是看适不适合你的产品,你可以联系下东莞中铭电子,叫业务员帮你设计合适的常用led驱动ic
驱动芯片选型看应用场合1.高边驱动还是低边驱动,还是高低边驱动2.是否要隔离驱动3.工作频率大小4.IGBT的电压和电流大小5.是否需要各种保护,或是死区之类的按你的功能要求,驱动芯片的外围电路不会简...
那必须要另外加驱动芯片(可以采用原来的字形码输出),LCD驱动是高电压微小电流,而LED是低电压较大电流,两者无法兼容。
根据电网的用电规则和LED驱动电源的特性要求,在选择和设计LED驱动电源时要考虑到以下几点:
1.高可靠性:特别像LED路灯的驱动电源,装在高空,维修不方便,维修的花费也大。
2.高效率:LED是节能产品,驱动电源的效率要高。对于电源安装在灯具内的结构,尤为重要。因为LED的发光效率随着LED温度的升高而下降,所以LED的散热非常重要。电源的效率高,它的耗损功率小,在灯具内发热量就小,也就降低了灯具的温升。对延缓LED的光衰有利。
3.高功率因数:功率因数是电网对负载的要求。一般70瓦以下的用电器,没有强制性指标。虽然功率不大的单个用电器功率因数低一点对电网的影响不大,但晚上大家点灯,同类负载太集中,会对电网产生较严重的污染。对于30瓦~40瓦的LED驱动电源,据说不久的将来,也许会对功率因素方面有一定的指标要求。
4.这种方式,组合灵活,一路LED故障,不影响其他LED的工作,但成本会略高一点。另一种是直接恒流供电,LED串联或并联运行。它的优点是成本低一点,但灵活性差,还要解决某个LED故障,不影响其他LED运行的问题。这两种形式,在一段时间内并存。多路恒流输出供电方式,在成本和性能方面会较好。也许是以后的主流方向。
5.浪涌保护:LED抗浪涌的能力是比较差的,特别是抗反向电压能力。加强这方面的保护也很重要。有些LED灯装在户外,如LED路灯。由于电网负载的启甩和雷击的感应,从电网系统会侵入各种浪涌,有些浪涌会导致LED的损坏。因此LED驱动电源要有抑制浪涌的侵入,保护LED不被损坏的能力。
6.保护功能:电源除了常规的保护功能外,最好在恒流输出中增加LED温度负反馈,防止LED温度过高。 解读词条背后的知识 查看全部
浅谈LED照明的驱动芯片选用技巧(精)
LED 照明灯具在近期得到飞跃的发展 ,LED 作为绿色环保的清洁光源得到广泛 的认可。 LED 光源使用寿命长、节能省电、应用简单方便、使用成本低 ,因而在家 庭照明都将得到海量的应用。早在 2008年,全球每年家庭照明灯座出货量约为 500 亿个。 LED 光源的技术日趋成熟 ,每瓦发光流明迅速增长 ,促使其逐年递减降价。 LED 绿色灯具的海量市场和持续稳定数年增长需求将是集成电路行业继 VCD、DVD、 手机、MP3之后的消费电子市场的超级海啸 !LED 灯具的高节能、长寿命、利环保 的优越性能获得普遍的公认。 1、LED 高节能 :直流驱动 ,超低功耗 (单管 0.03~1W电光功率转换接近 100%,相 同照明效果比传统光源节能 80%以上。 2、LED 长寿命 :LED 光源被称为长寿灯。固体冷光源 ,环氧树脂封装 ,灯体内也 没有松动的部分 ,不存在灯丝发光易烧、热沉积、光
LED灯的恒流驱动芯片介绍(上)
本文首先介绍LED的电参数和特性,说明对驱动LED的要求,接着介绍一些LED驱动芯片的工作原理和具体的应用电路。
专用驱动芯片的主要参数和发展现状
专用驱动芯片具有输出电流大、恒流等基本特点,比较适用于要求大电流、画质高的场合,如户外全彩LED显示屏、室内LED显示屏等。专用驱动芯片的关键性能参数有最大输出电流、恒流源输出路数、电流输出误差(bit to bit,chip to chip)和数据移位时钟等。
1) 最大输出电流
目前主流的恒流源芯片最大输出电流多定义为单路最大输出电流,一般90 mA左右。电流恒定是专用芯片的基本特性,也是得到高画质的基础。而每个通道同时输出恒定电流的最大值(即最大恒定输出电流)对LED屏更有意义,因为在白平衡状态下,要求每一路都同时输出恒流电流。一般最大恒流输出电流小于允许的最大输出电流。
2) 恒流输出通道
恒流源输出路数有8位(8路恒源)和16位(16路恒源)两种规格,现在16位源占主流,其主要优势在于减少了芯片尺寸,便于LED驱动板(PCB)布线,特别是对于点间距较小的LED驱动板更有利。
3) 电流输出误差
电流输出误差分为两种,一种是位间电流误差,即同一个芯片每路输出之间的误差;另一种是片间电流误差,即不同芯片之间输出电流的误差。电流输出误差是个很关键的参数,对LED屏的均匀性影响很大。误差越大,显示屏的均匀性越差,很难使屏体达到白平衡。目前主流恒流源芯片的位间电流误差(bit to bit)一般在+60%以内,(chip to chip)片间电流误差在±15%以内。
4) 数据移位时钟
数据移位时钟决定了显示数据的传输速度,是影响显示屏的更新速率的关键指标。作为大尺寸显示器件,显示刷新率应该在85 Hz以上,才能保证稳定的画面(无扫描闪烁感)。较高的数据移位时钟是显示屏获取高刷新率画面的基础。
可调光的高性能商业照明 LED 驱动芯片
方倩,翟向坤,方烈义
(昂宝电子(上海)有限公司,上海 201203)
摘要:昂宝电子最新推出的可调光高功率因数芯片 OB3338,能够接受数字调光的 PWM 信号转换为内部电流控制信号,实现 0~100% 连续输出调光。该芯片采用了专利的快速启动和总谐波优化技术,可以实现全电压范围内 <0.5 秒启动,总谐波(THD)<15% 的性能。介绍该芯片如何实现总谐波(THD)<12% 的原理,并实现 0~100% 宽范围输出并保证调光曲线的一致性。该芯片结构简单,系统性能优异,非常适合商业化 LED 智能照明应用。
关键词:PWM 可调光;高功率因数(PF);低总谐波失真(THD);LED 驱动电源
中图分类号:TN402;TN432 文章编号:1674-2583(2018)01-0023-04
DOI:10.19339/j.issn.1674-2583.2018.01.006
中文引用格式:方倩,翟向坤,方烈义.可调光的高性能商业照明LED驱动芯片[J]. 集成电路应用, 2018, 35(1): 23-26.
1 引言
随着 LED 照明的日益普及,各国政府对于 LED 照明的性能要求不断提高,除了对 LED 照明的节能高效之外,还要求 LED 照明灯具对电网具有友善接入性能,比如高 PF 值低 THD 指标,并且具有调光功能,这样一方面可以降低对电网的用电污染;另外,一方面可以进一步提高节能效果。
比如说低 PF 值的 LED 驱动虽然便宜,但是由于它只在交流市电的一个很短时间从电网抽取电流,使得在相同功率情况下,电网的峰值电流很高,一方面造成电网损耗加大,另外一方面也浪费了电网传输的功率;大量使用这样的低 PF 值 LED 灯具容易造成开关损坏,干扰其他电器工作,甚至电网损伤。而高 PF 值的 LED 驱动是在交流市电的整个周期内较宽的时间内抽取电流,降低了电网峰值电流,有助于降低电网干扰;而低 THD 特性的 LED 灯具,其抽取的电流是跟随电网电压全周期内等比例抽取,对电网和其他电器的干扰最小,非常适用于商业、医疗等环境应用。
在低功率因数的 LED 驱动电源里,可以采用简单的斩波方式调光,即输出电流根据调光的 PWM 信号在调光信号高时系统工作输出电流,调光信号低时暂停系统工作停止输出电流[1,2]。这种方式成本低,但容易在输出产生闪烁情况;而这种方式在高功率因数(PF)的控制方式下,很容易和交流工频信号(50 Hz / 60 Hz)产生更为严重的差频效应,使得输出频闪更为严重。
昂宝电子根据这一市场需求,研发推出了最新的可调光高功率因数(PF)低总谐波(THD)的LED 驱动电源[3]方案 OB3338[4,5],很好地满足了调光和高功率因数低谐波的要求。
2 原理
2.1 原理分析
采用 Buck-boost 架构的高 PF 拓扑会比较容易实现较低的 THD,实现的方式有采用乘法器和固定 Ton的模式:乘法器方式外部零件较多,而固定 Ton 模式在 BOM 上优势较优,因此新方案采用固定 Ton 的较多,其典型的系统应用图如图 1 所示。
在 Buck-Boost 架构中,为了实现高效率(例如,效率>100%),系统往往工作在准谐振(QR)模式下。初级电流Ipk按照公式(1)被确定。
(1)
其中,Iin_peak 代表初级电流峰值,Ton 代表功率开关闭合期间的导通时间段,Vbulk 代表输入电压,并且 Lp 代表初级绕组的电感。
往往通过 CMP 电压与内部固定的三角波比较决定芯片导通时间 Ton。系统稳定工作时,CMP 引脚接大电容可以使 CMP 电压 Vcmp 变化缓慢,因此导通时间固定。
在反激拓扑中,原边峰值电流 Ipk 和 Vin 的关系为:
(2)
图 2, 降压型(Buck)高 PF 低 THD 实现原理。通过固定导通时间的工作方式可以获得高功率因数(PF)和低总谐波失真(THD)。
在实际的电路中,为了实现高效率,往往会采用准谐振(QR)的模式,并且由于 EMI 和电路实现的考虑,在输入端会有电容,这样,平均输入电流为:
(3)
其中 Lp 是主电感,Vbulk 是输入的电压,近似于输入 AC 波形。
(4)
在 QR 工作模式下,由于不同输入电压下退磁时间不同,因此 D×Ton 并不是一个常量,这也就表明以上系统的输入平均电流并非完全正比于输入电压,这样就会产生高次谐波分量。
2.2 算法仿真
对传统的固定 Ton 的系统进行仿真分析,以图 3 中绿色为输入电流波形,可以看到输入平均电流受到 D×Ton 的影响,产生了高次谐波,使得总的谐波 THD = 11.67%。
如果将输入电流等式进行变换。
(5)
Ts 代表工作周期,包含 Ton 和退磁时间 Toff,通过以上公式进行电路设计控制来降低系统的谐波分量。图 4 先进行仿真分析。
可以看到输入平均电流更平滑,更近似于输入的电压正弦波形,通过优化得到的 THD 为 5.89%,相对传统方式有很大的改善。
3 主要特点
3.1 芯片框图
OB3338 是一颗高功率因数(PF)低谐波(THD)的离线式LED驱动控制芯片,该芯片支持PWM 信号输入,内部转换为模拟(Analog)控制,直接控制输出电流连续变化,很好地解决了高功率因数系统调光应用中控制信号和工频差频闪烁的问题。
图 5,芯片内部除了传统固定 Ton 控制方法进行高功率因数(PF)的 CMP、RAMP 控制外,还增加了昂宝专利的 THD 优化算法单元,进一步改善总谐波(THD)至 < 10% 的业内领先水平。另外该芯片还集成的待机控制单元(Standby control),用于当外部系统调光模块单元关闭调光信号之后,给系统调光模块进行供电,在系统调光模块功耗较低时可以省略市场其他方案所需的额外调光供电单元,可以为客户再节省成本。
3.2 典型应用
图 6 是 OB3338 的典型应用线路。从线路上看,OB3338 的典型线路和传统的非调光高功率因数系统相比并没有增加更多的外围零件,这得益于昂宝电子专利算法和设计能力,使得芯片的集成度增加,同时降低客户系统的复杂度。
在芯片启动时,传统的高功率因数系统会根据CMP 管脚外接补偿电容 CCMP 的电压去控制输出能量,这样会使得启动时间变长。OB3338 通过内部优化的算法控制输出能量,既使得系统能够快速建立输出电压,同时又能保证输出电流不产生过冲。图 7显示了输出电压和电流在启动时的波形。
4 测试结果
图 8、图 9 在一个采用 OB3338 的实际 42 V / 1.5 A 系统上进行测试。
从图中数据可以看到,采用 OB3338 的系统在全电压范围(100~264 Vac)很好地实现了极低的总谐波(THD)性能
一般来说,智能调光模块都是内含 MCU,采用PWM 的数字调光信号实现方便,成本也比较便宜。OB3338 可直接支持智能调光模组的 PWM 数字调光信号,在芯片内部将 PWM 数字信号转换成连续变化的输出电流控制,避免了其他方案可能出现的噪音和输出闪烁的问题。
图 10 是 OB3338 在 PWM 控制信号下,输出电流的曲线数据。
从图中可以看到 OB3338 通过芯片的优化设计使得在不同的电压下(100 V~285 Vac)输出电流的调光控制曲线一致性非常好,有利于智能灯具的批量生产和全地区应用。
同时 OB3338 采用了优化的准谐振(QR)控制模式,在全电压符合 EMC 的条件下达到了 240 V 输入电压优于 88% 的效率,在 100 V 输入电压下也能达到 84% 以上的效率。表 1,OB3338 在不同输入电压下的输出效率。
5 结语
OB3338 可直接支持 80 W 输出的应用规格,方便客户设计全功率范围内的各个系列机种。综合以上论述,昂宝电子推出的 OB3338 是一个非常适合商业智能调光应用的 LED 驱动方案,可广泛应用于从室内照明到室外路灯等多种商业智能照明灯具。
参考文献
[1] Abraham I. Pressman著,王志强等译.开关电源设计[M].电子工业出版社,2005.
[2] 张占松,蔡宣三.开关电源的原理与设计[M].电子工业出版社,2004.
[3] 方倩,兰聪,方烈义.宽输入范围高PF低THD的低系统成本LED驱动电源[J].集成电路应用,2017, 34(12): 33-36.
[4] 昂宝电子.OB3338datasheet[M].
[5] 昂宝电子.OB3338 Demo Board Manual[M].
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LED显示屏用LED驱动产品介绍 LED显示屏作为一项高科技产品引起了人们的高度重视,采用计算机控制,将光、电融为一体的智能全彩显示屏已经在广泛领域得到应用。其像素点采用LED发光二极管,将许多发光二极管以点阵方式排列起来,构成LED阵列,进而构成LED屏幕。通过不同的LED驱动方式,可得到不同效果的图像。因此LED驱动芯片的优劣,对LED显示屏的显示质量起着重要的作用。LED驱动芯片可分为通用芯片和专用芯片。
通用芯片一般用于LED显示屏的低端产品,如户内的单、双色屏等。最常用的通用芯片是74HC595,具有8位锁存、串一并移位寄存器和三态输出功能。每路最大可输出35 mA的非恒流的电流。
由于LED是电流特性器件,即在饱和导通的前提下,其亮度随着电流大小的变化而变化,不随着其两端电压的变化而变化。专用芯片的最大特点是提供恒流源输出,保证LED的稳定驱动,消除LED的闪烁现象。具有输出电流大、恒流等特点,适用于要求大电流、高画质的场合,如户外全彩屏、室内全彩屏等。其关键指标有:
1、最大输出电流:目前主流的恒流源LED驱动芯片最大输出电流多为每通道90 mA左右。每通道同时输出恒定电流的最大值对显示屏更有意义,因为在白平衡状态下,要求每通道都同时输出恒流电流。
2、恒流输出通道数:恒流源输出通道有8位和16位两种规格,现在16位占主流,其主要优势在于减少了芯片尺寸,便于LED驱动板(PCB)布线,特别是对于点间距较小的LED驱动板更有利。
3、精确的电流输出:一种是同一个芯片通道间电流误差值;另一种是不同芯片间输出电流误差值。精度的电流输出是个很关键的参数,对LED显示屏的显示均匀性影响很大。误差越大,显示均匀性越差,很难使屏体达到白平衡。目前主流恒流源芯片的位间电流误差( bit to bit )一般在±3%以内,(chip to chip)片间电流误差在±6%以内。
4、数据移位时钟:其决定了显示数据的传输速度,是影响显示屏的更新速率的关键指标。作为大尺寸显示器件,显示刷新率应该在85Hz以上,才能保证稳定的画面(无扫描闪烁感)。较高的数据移位时钟是显示屏获取高刷新率画面的基础。目前主流恒流源驱动芯片移位时钟频率一般都在15-25 MHz以上。