版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認領(lǐng)
文檔簡介
精品文檔-下載后可編輯LED驅(qū)動電源可靠性設(shè)計研究-設(shè)計應(yīng)用摘要:大功率LED在照明方面得到了廣泛應(yīng)用,但制約其壽命的關(guān)鍵除了和LED自身有一定關(guān)系外,主要決定于驅(qū)動電源的可靠性,針對如何提高其可靠性,對驅(qū)動電源的設(shè)計進行了探討,闡述了提高驅(qū)動電源可靠性的方法。
0引言
隨著LED效率的迅速提高、成本的不斷下降,LED市場正在由手機的背光源和汽車儀表照明,以及亮度要求不高的特殊照明和景觀照明領(lǐng)域向普通白光照明領(lǐng)域擴展。
LED是一種固態(tài)冷光源,是繼白熾燈、熒光燈和高強度放電燈之后的第四代光源。它具有以下特點:
①發(fā)光效率高,能量消耗低。由于LED的光譜幾乎全部集中于可見光區(qū)域,效率可達到80%~90%,大功率LED照明的耗電量僅為相同亮度白熾燈的10%~20%.
②安全,環(huán)保。大功率LED的工作電壓為3~4V的直流電,因而沒有電磁干擾。LED產(chǎn)生的廢棄物可回收,無污染,可以安全觸摸,屬于典型的綠色照明光源。
③壽命長,可靠性高,LED的平均壽命長達50000h,大功率照明LED以其特殊的電子結(jié)構(gòu)保證其工作時有良好的穩(wěn)定性和可靠性,甚至在水下也能長時間穩(wěn)定地工作。而且它沒有傳統(tǒng)燈泡的鎢絲、玻璃殼等易損部件,維護費用低廉。LED的工作溫度范圍也很寬,在-40℃~85℃之間均能正常工作。
④單色性能好,色彩豐富。光色純,光線質(zhì)量高,單一顏色LED的光譜狹窄,譜線單一,集中在可見光波段。
⑤體積小,重量輕,可以靈活地排列搭配使用。
⑥響應(yīng)時間短,LED的響應(yīng)時間只有數(shù)十納秒。
近年來,LED以其環(huán)保、發(fā)光高效的特點得到了廣泛的應(yīng)用,尤其在照明方面應(yīng)用越來越廣泛。就目前的發(fā)展來看,大家為關(guān)心的是燈的壽命問題,而現(xiàn)在無論是燈使用者還是生產(chǎn)廠都看到,燈的壽命取決于驅(qū)動電源,99%以上的燈故障都是由于驅(qū)動電源引起的,LED的壽命長達50000h,但與之配套的驅(qū)動電源的壽命僅為10000h.所以LED燈照明裝置能否應(yīng)用推廣的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一是其驅(qū)動電源問題,筆者就提高大功率(100~200W)驅(qū)動電源的可靠性從如下兩大方面進行了探討。
1防水及降溫處理
大功率LED燈一般安裝在室外,風(fēng)吹雨淋自然難免,做好防水工作是關(guān)鍵所在。目前大家通用的方式是灌膠,而膠導(dǎo)熱系數(shù)的差異直接影響電源的散熱效果,終影響壽命。
(1)選擇符合高耐寒要求的膠,防止在超低溫下膠體開裂等失效現(xiàn)象,要考慮灌注膠溫度對器件性能的影響,不能選用灌注溫度過高的膠,灌注溫度應(yīng)低于150℃,選用-40~+150℃的高品質(zhì)膠。
(2)膠體的電氣絕緣性能等級要符合要求。
(3)灌膠導(dǎo)熱系數(shù)對驅(qū)動電源散熱影響情況,由于電源的殼體結(jié)構(gòu)已經(jīng)確定,因此驅(qū)動電源的散熱主要通過膠體傳導(dǎo),將熱量傳導(dǎo)到殼體,而后通過對流散熱。表1是導(dǎo)熱系數(shù)不同的膠體的電源器件和殼體溫度情況(輸入電壓~100V,輸出48V/3A,環(huán)境溫度25℃).
表1不同導(dǎo)熱系數(shù)的膠體對溫度的影響
通過比較可知良好的導(dǎo)熱系數(shù)可以降低電子器件的溫升,進而能夠提高器件使用壽命,增加LED驅(qū)動電源的可靠性。
(4)選用具有較高阻燃性能的灌膠,如果LED燈電源在使用時發(fā)生火災(zāi),將會造成生命和財產(chǎn)安全問題。
(5)膠體的固化收縮率對電源器件會產(chǎn)生很大影響,固化收縮率過大的膠將導(dǎo)致元器件連接應(yīng)力的過大,導(dǎo)致器件變形甚至損壞。因此要選用收縮率較小的膠體,通常選用固化收縮率小于0.1%的膠體。
2驅(qū)動電源電路設(shè)計
目前LED驅(qū)動電源存在驅(qū)動能力較低,保護功能較少,輸出電壓電流不穩(wěn)定,可靠性差等問題,很難達到要求,根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗提出了驅(qū)動電源硬件電路的設(shè)計方案,本設(shè)計能夠很好地提高LED驅(qū)動電源的可靠性。
2.1總體電路設(shè)計
LED驅(qū)動電源的總體設(shè)計如圖1所示。圖1中主電路中U為220V交流輸入電壓;RC,CC和DC構(gòu)成RCD電路;T為變壓器;S為開關(guān)管;D為整流二極管;C為整流電容;RC為采樣電阻,具體電路如圖1所示。
電路在設(shè)計時考慮到電路的可靠性,輸入端應(yīng)具有隔離電路,以保護電網(wǎng)和用電設(shè)備的安全。輸入端設(shè)計了輸入保護電路,用來保護LED驅(qū)動電源在電網(wǎng)側(cè)產(chǎn)生脈動瞬態(tài)干擾下能夠正常工作,并有效抑制共模和差模干擾。為了提高電路的功率因數(shù),電路中采用了有源功率因數(shù)校正電路。為了實現(xiàn)恒流輸出,采用電流反饋控制,RC采樣電阻感應(yīng)輸出電流大小,與參考點電壓進行比較,輸出信號通過光電耦合電路輸入到控制器,產(chǎn)生PWM控制信號,控制變壓器的工作方式,已達到變壓器恒流輸出。
圖1LED驅(qū)動電源總體設(shè)計電路
2.2部分電路設(shè)計
(1)輸入保護電路設(shè)計
LED大功率燈驅(qū)動電源一般用在室外,用電環(huán)境相對比較惡劣,且外界的各種干擾容易使電源出現(xiàn)問題。同時,LED燈驅(qū)動電源的故障,也容易對電網(wǎng)的安全造成隱患。因此,有必要在輸入端設(shè)計保護電路,用來保護用電設(shè)備和電網(wǎng)的安全。
電路中有負溫度系數(shù)熱敏電阻,用來啟動過電流保護。通過保險絲進行過電流保護。利用壓敏電阻來抑制瞬變傳導(dǎo)產(chǎn)生的干擾,吸收輸入端的浪涌和脈沖干擾。電路中設(shè)有共模與差模干擾抑制電路,用來減小LED驅(qū)動電源對其他用電設(shè)備的干擾,同時可以抑制外界用電設(shè)備對驅(qū)動電源的干擾。
(2)功率因數(shù)校正電路
將交流220V市電經(jīng)整流后供給負載使用,常用的整流方式是由4個二極管組成的整流橋?qū)⒔涣麟娮儞Q為直流電,但是這種方法存在著一個無法避免的缺點:由二極管和電容組成的非線性電路會產(chǎn)生大量的電流諧波和無功功率,造成電網(wǎng)的污染。這種諧波污染不僅會使電網(wǎng)電壓發(fā)生畸變,而且還會造成用電設(shè)備的故障和損壞。另外,用電設(shè)備的功率因數(shù)越高,則有功功率所占的比重越大,設(shè)備就越節(jié)能。
為了提高功率因數(shù),需要做兩個方面的工作:一方面減小輸入電流和輸入電壓之間的相位差φ,努力使兩者同相位;另一方面,需要減小輸入電流的諧波含量,采取一定的方法使輸入電流的波形接近正弦波。
基于上述要求,可以采用安森美公司生產(chǎn)的MC33260芯片作為有源功率因數(shù)控制芯片,此芯片只需要使用少的外部元件便可以實現(xiàn)控制要求,可以極大地減小電感和功率開關(guān)的尺寸,降低系統(tǒng)的成本且功能還能達到要求。電路如圖2所示。
圖2功率因數(shù)校正電路
(3)RCD緩沖電路設(shè)計
為了防止開關(guān)管被峰值電壓擊穿,通??梢圆捎玫姆椒ㄓ腥缦聝煞N:一是減小漏感,二是通過設(shè)計RCD緩沖電路吸收很高的電壓尖峰能量。雖然在變壓器的加工過程中將線圈纏緊并緊密地包圍住氣隙,然后將線圈外圍包上銅箔可以有效地減小漏感;但變壓器漏感無法完全消失,因此需要設(shè)計RCD電路對電壓峰值進行吸收,電路如圖3所示。
圖3RCD緩沖電路
(4)變換電路設(shè)計
LED路燈驅(qū)動電源所需的輸出功率較大,需要較高的轉(zhuǎn)換效率,且需要較好的調(diào)節(jié)性和較小的紋波,由于考慮到需要將LED照明裝置與電網(wǎng)隔離,以提高安全性,所以采用單端反激式DC-DC變換器,這種隔離式的DC-DC變換電路的變壓器不僅具有隔離和變壓的作用,還具有電感的特性,可以起到儲存能量的作用,且變換器工作于連續(xù)工作模式。這種變換器特別適用于功率為100W~200W之間的電源,且輸出電壓較高,輸出電流較小的場合。這種工作模式雖然會使變壓器副邊的二極管損耗較大,但可以減小變壓器的鐵芯損耗。變壓器副邊產(chǎn)生的串?dāng)_可以采用串聯(lián)飽和電感的方式來進行抑制。
(5)PWM控制電路設(shè)計
DC-DC變換器的PWM控制原理有兩種:電壓控制型和電流控制型??紤]到穩(wěn)定性問題,我們采用電流控制型PWM控制器,即NCP1230模塊(圖4).它是一種峰值電流控制模式的PWM控制器,具有向前極供電的功能,在空載時關(guān)閉PFC電路,能夠提高電源的效率。這款芯片還具有周期跳頻,內(nèi)部斜坡電壓補償,軟啟動等一系列功能。
圖4NCP1230模塊PWM控制電路
2.3電路的EMC防護
LED燈的驅(qū)動電源受安裝環(huán)境條件的影響,很容易受到電磁干擾,特別是雷擊干擾。為此,驅(qū)動電源在設(shè)計階段就要考慮這個問題,并且要達到一定的標準。例如,防雷要求要達到D級,線線之間電壓承受±6kV,線地之間±6kV,在產(chǎn)品試驗過程中,直流輸出范圍應(yīng)
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 二零二五年度房地產(chǎn)銷售代理與房產(chǎn)中介公司合作合同3篇
- 二零二五年度建筑公司內(nèi)部設(shè)施維護承包合同3篇
- 2025版文化旅游項目分包合同2篇
- 2025版家庭保姆服務(wù)合同補充協(xié)議3篇
- 二零二五年度房地產(chǎn)企業(yè)合同管理財務(wù)預(yù)算調(diào)整與執(zhí)行合同3篇
- 二零二五年度體育行業(yè)Excel合同管理臺賬模板3篇
- 二零二五年度個人信用良好信用卡透支借款合同3篇
- 二零二五年度文化展品搬運保護協(xié)議2篇
- 二零二五年度建筑行業(yè)材料搬運工用工規(guī)范合同2篇
- 二零二五年度家庭養(yǎng)老照護床位服務(wù)與老年大學(xué)課程合作合同3篇
- 英語-山東省淄博市2024-2025學(xué)年第一學(xué)期高三期末摸底質(zhì)量檢測試題和答案
- 二年級數(shù)學(xué)(上)計算題專項練習(xí)
- 《光纖通信》習(xí)題解答
- 天津公司股權(quán)轉(zhuǎn)讓協(xié)議
- 鋼筋負溫度焊接工藝要求
- 開發(fā)建設(shè)項目水土保持方案編制技術(shù)問題-廣東省水土保持網(wǎng)
- 薄膜衰減片的仿真設(shè)計
- 國家開放大學(xué)畢業(yè)生登記表
- DLT724-2000 電力系統(tǒng)用蓄電池直流電源裝置運行維護
- 建設(shè)工程項目施工安全管理流程圖3頁
- paper-季銨鹽研究進展
評論
0/150
提交評論