無(wú)需電解電容的LED照明驅(qū)動(dòng)電源解決方案

市場(chǎng)上的LED照明驅(qū)動(dòng)電源通常分為二級(jí)架構(gòu)和一級(jí)架構(gòu)，一級(jí)架構(gòu)指的是直接從220V市電轉(zhuǎn)換出LED發(fā)光所需的直流電壓和恒定電流，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，BOM成本也較低，目前較受市場(chǎng)歡迎。本文將專門介紹無(wú)需電解電容的一級(jí)架構(gòu)LED照明驅(qū)動(dòng)電源。

為什么要強(qiáng)調(diào)無(wú)電解電容呢？這是因?yàn)槟壳捌胀↙ED照明驅(qū)動(dòng)電源的工作壽命取決于AC轉(zhuǎn)DC時(shí)平滑電路必須采用的電解電容。我們知道LED的工作壽命高達(dá)4萬(wàn)小時(shí)，而電解電容的壽命只有幾千小時(shí)，由于系統(tǒng)的壽命是由電源組件中使用的電解電容的壽命來(lái)決定的，如果不想法拿掉電解電容，那么LED照明驅(qū)動(dòng)電源的壽命與LED的壽命就很不匹配，也就很難發(fā)揮出LED照明的長(zhǎng)工作壽命優(yōu)勢(shì)。這也是為什么最近業(yè)界一直在積極開(kāi)發(fā)無(wú)電解電容的LED照明驅(qū)動(dòng)電源的主要原因。

那么為什么一定要用電解電容呢？這是因?yàn)長(zhǎng)ED是直流電流驅(qū)動(dòng)元件，當(dāng)AC電源接通時(shí)，一般是使用整流元件和平滑回路的直流穩(wěn)定化電源，該平滑回路中必要的電解電容會(huì)因周圍的溫度及自身的發(fā)熱而上升10℃，而導(dǎo)致壽命減半，所以電解電容阻礙了LED照明器具的壽命。

據(jù)我們了解，目前做出無(wú)電解電容LED驅(qū)動(dòng)電源方案的公司主要有深圳創(chuàng)意電子、西安明泰半導(dǎo)體、村田制作所、東莞匯洪電子和深圳冠德科技等。冠德科技的方案暫時(shí)還處于保密狀態(tài)，在此就不多做介紹。

創(chuàng)意電子基于日本Takion公司TK5401芯片，用IC代替電解電容，壽命是原來(lái)LED驅(qū)動(dòng)器的10倍，壽命可達(dá)4萬(wàn)小時(shí)以上，可完全與LED燈的壽命相匹配，而且此方案設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，體積小，只有原來(lái)LED驅(qū)動(dòng)器面積的百分之四十，此方案主要應(yīng)用于家用低功率照明中，適用范圍是3W～20W。

TK5401封裝內(nèi)置了高電壓功率MOS管及控制電路，因去除電解電容可實(shí)現(xiàn)小型化，低成本，并且實(shí)現(xiàn)了LED燈的長(zhǎng)壽命和高效能。

TK5401主要特性：內(nèi)置高電壓功率MOS管(650V/1.9Ω)；內(nèi)置啟動(dòng)電路，支持低功率；支持通用的交流輸入電壓(AC85-265V)；過(guò)壓保護(hù)/熱截?cái)嚯娐?；可調(diào)整的過(guò)流保護(hù)。

PWM控制功率MOS管工作在平均67KHz的振蕩頻率，為保證輸出恒定的LED輸出電流而內(nèi)置了標(biāo)準(zhǔn)的參考電壓(0.3V)，從而實(shí)現(xiàn)了反饋控制。當(dāng)VCC電壓低于操作電壓時(shí)它會(huì)停止工作。

西安明泰半導(dǎo)體公司雖在今年年初剛成立，但已頗具實(shí)力，在近期舉辦的IIC-CHINA秋季展西安站上，明泰展出了20W和120W無(wú)電解電容的LED照明驅(qū)動(dòng)電源，效率分別達(dá)到驚人的90%和95%，分別針對(duì)室內(nèi)照明和路燈照明市場(chǎng)。這兩款產(chǎn)品都是采用他們自己開(kāi)發(fā)的LED驅(qū)動(dòng)器、MOSFET和肖特基二極管實(shí)現(xiàn)，其中120WLED照明驅(qū)動(dòng)電源還配有完備的短路、開(kāi)路保護(hù)功能，并通過(guò)EMC認(rèn)證測(cè)試。這二款產(chǎn)品的工作壽命均長(zhǎng)達(dá)8萬(wàn)小時(shí)，有效克服了LED光源和驅(qū)動(dòng)電源壽命不匹配的業(yè)界難題。

據(jù)了解，120WLED照明驅(qū)動(dòng)電源還集成了電力線載波通信功能，它允許遠(yuǎn)程打開(kāi)和關(guān)閉照明電源。下一步還將根據(jù)市場(chǎng)節(jié)電需求開(kāi)發(fā)出可調(diào)光的室內(nèi)照明和路燈照明方案。

東莞匯洪電子是一家專業(yè)從事設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和營(yíng)銷固態(tài)照明(SSL)系統(tǒng)解決方案和產(chǎn)品的供應(yīng)商，主要面向住宅及商業(yè)室內(nèi)普通LED照明市場(chǎng)。

匯洪電子提供的方案在平滑回路中無(wú)需使用電解電容，使用壽命超過(guò)4萬(wàn)小時(shí)，效率為85%±5%(4W輸出功率時(shí))，功率因數(shù)為90%，輸出功率從4W到20W。主要功能：輸入欠壓保護(hù)，輸入過(guò)壓保護(hù)，MOSFET過(guò)載保護(hù)，過(guò)熱保護(hù)等。

日本村田制作所在7月21日舉行的“TECHNOFRONTIER2010”上，展示了用于LED照明的數(shù)字電源電路。此次展示的是村田制作所面向ClearSodick開(kāi)發(fā)的電源模塊。其輸入輸出電容器采用了該公司的多層陶瓷電容(MLCC)，可內(nèi)置于直管型LED照明器具的管內(nèi)。與采用鋁電解電容器時(shí)相比，除了可縮小產(chǎn)品尺寸外，還能延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命。為了獲得恒定電流，采用了DSP微控制器，開(kāi)關(guān)頻率約為200kHz。輸出電容器采用了兩個(gè)約5μF的MLCC。輸入電壓支持AC100V以及200V兩種。

據(jù)了解，一般情況下，該容量的MLCC無(wú)法完全吸收脈動(dòng)電流，不過(guò)通過(guò)改進(jìn)DSP側(cè)的控制，不會(huì)感覺(jué)到照明器具的閃爍。主電路采用非絕緣升降壓型，沒(méi)有設(shè)置PFC(功率因數(shù)改善)電路。外形尺寸為180mm×19.4mm×6.5mm。