第三講:幾個LED照明驅動難題的解決思路
發布時間:2011-11-30 來源:CNT Networks
要點提示:
- 省去金線、減小封裝從而降低成本
- 如何解決攝像機裏麵的LED燈閃爍
- 軟開關控製的LED驅動IC提供高效率方案
- 調光調不下去和啟動不良如何解決
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成本、效率、閃爍以及可靠性都是LED照明燈具開發者需要考慮的問題。MPS專家在本文中探討了上述幾個要素的解決策略,例如解決攝像機裏麵的LED燈閃爍、調光調不下去和啟動不良的解決、通過軟開關控製實現高效率以及省去金線、減小封裝從而降低成本的思路。
數字電路和功率器件有它自己的工藝,把所有DC-DCqudongzuodaoyigejingyuanshang。zheyoushenmebuhaodedifang?lianggedongxilianjiezhongjianyidingyouyinxiandeng。diannengdequshishigaopindadianliu,zhejiuxuyaojishengcanshufeichangxiao。jiaruyouyinxiandehua,ruguopinlvgao,jishengdianliudaleyihouhuidailaidianyadezhendangdeng。ruguowangdadianliuzou,zukangpiangao,zhenggesunhaojiuhuizengjia。MPS BCD Fast工藝能夠支撐高頻化、電流化,而且MPS的產品也可以做得比競爭對手小很多。MPS第一代產品已經比競爭對手的小,隻有競爭對手1/4大,這樣成本可以更低。
省去金線、減小封裝從而降低成本
IC內部大部分是用金線來連接,國內也有銅線。高頻化、大電流的趨勢下會帶來金線成本上升。流過更大的電流,IC需要更粗的金線,勢必會帶來成本的上升。MPS的封裝是用銅鑄的方式跟底下的焊腳連在一起,銅鑄的整個阻抗比金線要小很多;在散熱方麵,金線連接的IC要加很多散熱片,但是這種封裝每個引腳都可以當成散熱源,簡單講可以通過PCB的麵積來散熱。這樣IC熱阻會比較小,同樣封裝可以做得小。封裝越小越便宜,成本可以降低。
LED照明無非兩種:一種是直流輸入,一種是交流輸入。首先先講一下DC-DC方麵。現在有些PAR燈用的不是純粹的直流,用的是電子變壓器。假設電子變壓器是一個高頻AC12V,甚至一些大功率的燈,比如30W、40W。當換成LED之後有什麼問題?它的荷載變輕很多之後,有一段時間會停振。如果用降壓IC做,假設擺3顆燈10V。如果用降壓來做,要加很大,才能穩定住電壓,比如12V。如果電壓跌到9V,可(ke)能(neng)就(jiu)不(bu)行(xing)了(le)。如(ru)果(guo)電(dian)流(liu)放(fang)很(hen)大(da)會(hui)有(you)什(shen)麼(me)問(wen)題(ti)?啟(qi)動(dong)的(de)時(shi)候(hou)電(dian)子(zi)變(bian)壓(ya)器(qi)是(shi)各(ge)種(zhong)各(ge)樣(yang)的(de),可(ke)是(shi)有(you)很(hen)多(duo)沒(mei)有(you)帶(dai)限(xian)流(liu)保(bao)護(hu)。如(ru)果(guo)電(dian)流(liu)很(hen)大(da),一(yi)啟(qi)動(dong)就(jiu)會(hui)燒(shao)掉(diao)電(dian)子(zi)變(bian)壓(ya)器(qi)。所(suo)以(yi)降(jiang)壓(ya)的(de)時(shi)候(hou),在(zai)MRS16上有時不是很好用。MPS有什麼樣的方案可以做呢?首先是MP2481,這是針對350毫安,1W,有3、4顆燈串聯的。這是 1.4M高頻的IC,頻率越高,電感電流可以用很小。這可以用升壓的方式、降壓的方式、升降壓三種方式來做。剛才講到電子變壓器,12V,可是鎮流鎮出來範圍很大,最低電壓可以到4.5V左zuo右you,相xiang比bi較jiao而er言yan電dian流liu可ke以yi用yong相xiang對dui較jiao小xiao的de來lai處chu理li。整zheng個ge外wai圍wei元yuan器qi件jian非fei常chang簡jian單dan,沒mei有you二er極ji管guan,所suo有you的de保bao護hu有you開kai路lu的de,有you短duan路lu的de。這zhe個ge是shi業ye內nei不bu多duo的de一yi顆ke就jiu能neng夠gou提ti供gong升sheng降jiang壓ya的deIC。
車載車燈用的是鉛酸電池是12V。可是車載在搭載點火的時候,電壓跳動很厲害,有時候會跳到20幾伏,甚至30幾伏,這就需要一個高壓IC來做,另外也能低到9V、8V。如果有客戶想做車載車燈等,MP2483是一個選擇,另外也可以提供車載認證。因為高壓技術,做直流高壓,標準的工藝能夠做到30V左右。可是再往高壓,並沒有這個可能。
如何解決攝像機裏麵的LED燈閃爍
現在一般路燈的方案三級方案比較多,首先進來是PFC,輸出DC電壓,然後有很多不同功率的需求,每一個都需要一個恒流。像這種情況下,500毫安、350毫安可以做到97%,接近98%的效率,非常高,這是業內很難做到的。所以MP4688適合做700毫安、350毫安的路燈。另外有一些客戶,以T8燈管為例,需要PFC、需要隔離。因為用單級PFC做出來的輸入紋波,如果拿122HZ高清的攝像機去拍,畫麵上燈會閃爍。這種閃爍如果出現在拍電影現場,這是不太好的現象。這時候怎麼做?前級還是PFC配合一個高壓的DC-DC。這種DC-DC頻率很高,很容易把100HZ的頻率給濾掉,所以在LED燈端看不到固定的紋波。
MP4689跟上文提到的MP4688能夠支撐100V耐壓的DC-DC。還有MP2489,60V,2mm×2mm非常小。這也是一個高壓的,電路非常簡單,因為是自環控製的,所以隻有一個檢測電阻、二極管、電感,適合用於比較緊湊的、做的非常小的燈。
AC-DC輸入現在做得很多,特別是日本做白熾燈替換計劃,現在政府補貼做LED警報燈等等。AC-DC分兩種,一種是隔離的,一種是非隔離的。非隔離的成本相對是低的。現在除日本,國內有一些客戶在大規模做非隔離的。
軟開關控製的LED驅動IC提供高效率方案
還有做調光的。首先看一看MP4000,1-30W非隔離的LED驅動。非隔離的電路比較簡單,不需要變壓器。MP4000也是唯一一個做軟開關的IC。shenmejiaoruankaiguan?dajiazhidaoyigedianyuandexiaolvgaodiqujueyusunhao。sunhaoshinalilai?liangfangmian,yishidaotongsunhao,ershikaiguandianyuanyoukaiguansunhao,baokuoqudongsunhao。zhelimiangenshenmeyouguanxi?genpinlvyouguanxi。yibandekaiguansunhaoshidianliuhedianyadejifen。chuantongdezuofashiyingkaiguan,kaiguansunhaoxiangduibijiaoda。yinweidianyaxialai,dianliushangqushiyoujiaochadebufen。zheshiyigeruankaiguandeIC,shizenmeshixiandene?dajiazhidaolinjiedaotongmoshi,tongguodianqudongduan,linjiedaorudeshihouhuifaxiandianyatubian,suoyijiancedaodianliudaoliu,zheshilingdianliukaitongdemoshi。lingdianliunenggoudailaixiaolv,biruzuodao90%的效率跟競爭對手相比,能節省開關損耗和導通損耗。另外二級管部分,如果是CCM硬開關,就需要很快的反向恢複,可是MP4000這種模式就不需要。
日本的電壓是100V AC。MP4005很簡單。一個是190V,一個是220V,阻抗是4.85Ω。控製方式也是軟開關的技術,所以能夠提供很好的效率,外圍器件非常的簡單。這是針對美國和日本市場的非隔離驅動。AC- DC電阻損耗較大。MP4001的Smart LDO直接供電給IC。隻有電壓在15-30V的區間才可以充電,其它是阻斷的,充電時間非常短。所以Smart LDO能夠提供損耗非常小的方案。如果做3W、5W的用MP4001可以提供非常高的效率。
非隔離不需要PFC,特別是針對低功率應用。可是當開發8W以上功率的LED驅動,就需要提供PFC。MP4020/4021係列是一個Single Stage PFC隔離方案。跟傳統的對比來講,成本上可以省掉很多,還有很高的PFC值, 另外它也是一個臨界導通模式,導通時損耗會比較小。
調光調不下去和啟動不良如何解決
假如導通角被切掉很多的時候,啟動往往會是一個問題,對於IC來講,因為電壓很低,調光調不下去或者會有閃爍。MP4030提供了很好的解決方案。調光調不下去很多原因是因為LED發生了變化。假如電流原來是350毫安,現在調到100毫安以下,人眼不太看得出來有變化,這是LED的指數效應。比如導通角是50%,電流就是50%;導通角隻有20%,電流就是20%。假設切掉80%,還剩20%,其實肉眼看上去好像沒什麼變化,如果去測電流,電流是在變化,可是人肉眼識別不出來。針對MP4030,zaidaotongjiaobijiaodadeshihou,dianliugendaotongjiaodebianhuaxielvbianda,daotongjiaobianxiaoshidianliubianhuagengkuai,zheyangkeyimingxiankandaoyoutiaoguangxiaoguo,zheshihenzhongyaodeyigegaibian。lingwaizhegeIC其實就不需要維持電流,不需要在IC側加任何東西,不需要加電流,不需要加電阻,損耗也非常小。
gangcaijiangdaoqidongwenti,jiarudaotongjiaohenxiaodeshihou,dianyahendi。jiaruzhijiecongshangmianqudianqidong,kenengqidonghuiyouwenti。huozheqidongfeichangman。ruguoqidongyigedeng,kenengyao10分鍾才亮。MPS方fang案an在zai導dao通tong角jiao即ji使shi很hen小xiao的de時shi候hou,啟qi動dong不bu會hui有you問wen題ti,所suo以yi解jie決jue了le很hen多duo問wen題ti,包bao括kuo啟qi動dong和he閃shan爍shuo。閃shan爍shuo問wen題ti,很hen多duo是shi因yin為wei調tiao光guang不bu理li想xiang,沒mei有you維wei持chi電dian流liu,所suo以yiMP4030是一個非常好的方案。
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