無電解電容的3W非隔離球泡燈方案

1 引言

本文簡單介紹無電解電容對于延長LED燈壽命的意義，同時簡單介紹一種全新的閉環電流控制策略，詳細介紹這種控制策略如何突破性提高LED輸出電流精度，從開環到閉環是其本質的突破。基于這種閉環策略，提供了一種無電解電容3W球泡燈LED驅動方案，并提供了實驗數據和相關波形圖。

2 技術發展趨勢

2.1 LED驅動電源-無電解電容的意義

為什么在LED驅動電源設計時要強調無電解電容呢?目前LED照明驅動電源的工作壽命的瓶頸就是AC-DC轉換電解電容。LED燈珠的壽命是大于4萬小時的，而電解電容的壽命只有幾千小時，通常環境溫度每上升10度，電解電容壽命縮短至一半。根據木桶原理，決定整燈壽命的是最“短命”的環節：電解電容。如果不想法拿掉電解電容，那么LED照明驅動電源的壽命與LED的壽命就很不匹配，也就很難發揮出LED照明的長工作壽命優勢。這也是為什么最近業界一直在積極開發無電解電容的LED照明驅動電源的主要原因。

2.2 全閉環的恒流控制的價值

圖1:全閉環非隔離降壓恒流LED驅動電源參考意圖

所謂開環，不以檢測到的輸出電流值來做發出PWM信號的參考。所謂的閉環，即真正檢測輸出電流值，以此為標準來發出PWM信號。從電路拓撲上，二者沒有區別。但是在芯片內部對檢測到的如圖1 CS腳電感電流信號，做專利技術處理，如圖2 TRUEC2部分。這樣，就檢測到了電感電流的平均值，也就是輸出電流的平均值。芯片針對檢測到的值，控制輸出占空比，實現了閉環控制。

圖2:DU8623內部功能圖

3 實驗驗證

我們選擇了一個典型LED球泡燈應用來做IC功能驗證，基本電參數要求如下：

輸入電壓范圍：180~264VAC/50Hz 功率因數： >0.5 效率：>88%

輸出電壓范圍：3~50VDC 輸出電流：60mA

圖3:DU8623球泡燈應用原理圖

對于輸入電壓、負載LED變化情況下，我們測試得到如下交叉調整率結果：

圖4可見，線性調整率為0,因為全閉環控制逐周期精確控制，輸入有任何變化，芯片會馬上檢測到并作相關的調整以便得到同樣的輸出;同理，如圖5及圖6,當輸出電壓變化，電感量變化時，芯片也會作相關的調整;正是因為我們的全閉環高精度恒流控制方法，使電源做到了真正的恒流。這樣，量產的一致性可以控制到小于±1%.