LED驅動電源 非隔離取代隔離的趨勢

　　文章首先剖析了目前市場最大用量主流的3W LED球泡燈方案，隔離3×1W。提出這種方案的優缺點，基于這種優缺點，提出了日后方案的市場發展方向。中國LED標準的選擇，將基于市場上最優化的方案。順應市場發展，本文應用DU8613芯片，基于非隔離BUCK拓撲提供了一種3W球泡燈LED恒流控制驅動方案，并提供了實驗數據和相關波形圖，并且展望了非隔離驅動的發展空間。

　　1 引 言

　　隨著絕緣散熱材料的優化普及，非隔離驅動方案是大勢所趨。更高的效率的實際意義除了降低能耗，更提高了LED燈珠使用率，降低成本，給消費者帶來動力。目前中國LED標準尚未確立，因為市場激烈競爭，目前市場3W隔離驅動方案可以達到極低成本，但存在一些問題。

　　2 市場目前主流3W驅動電源簡介

　　3W LED球泡燈是目前消費需求量最大的市場之一，目前主流的方案是3×1W，每個燈珠3.3V300mA，通過3個燈珠串聯方式形成負載，輸出負載為10V/300mA. 由于電網電壓整流后和此輸出負載電壓相差較大，所以最適合的方式是通過反激隔離降壓驅動。然而隔離電路結構復雜，器件較多，成本較高，效率較低，可靠性較低，不適合批量生產。與隔離電路相對地，非隔離電路線路簡單，所用器件少，體積小，成本較低，效率較高。隨著市場對成本和效率的要求，非隔離電路在小功率LED驅動領域開始登上舞臺。

　　3 DU8613集成開關簡化線路實現全閉環3WLED球泡燈恒流控制

　　DU8613是一款連續電流工作模式的降壓式恒流控制器，具有3%的系統恒流精度，內部集成了500V高壓MOSFET，在一定程度上簡化了外圍電路，并且設定了采樣電阻開路、短路保護，輸出過流、短路保護，過溫保護等保護功能。DU8613是基于TRUEC2技術，實現全閉環高精度的恒流控制方法，專門用于3WLED非隔離球泡燈驅動的芯片。圖1所示是利用該芯片實現的一種降壓驅動方案。如圖1芯片CS端檢測到的電感電流信號經過專利技術處理，如圖2中的TRUEC2閉環恒流控制模塊，就得到電感電流(即輸出電流)的平均值。芯片通過檢測到的不同的輸出電流平均值控制開關管占空比，從而實現閉環控制。

圖1：全閉環非隔離降壓恒流LED驅動電源參考示意圖

圖2：DU8613內部功能圖

圖3：DU8613球泡燈應用實物圖及其PCB布線圖　　4 實驗結果

　　我們選擇一個典型的LED球泡燈應用來做IC功能的驗證，基本電參數如下：

　　輸入電壓范圍：180~265VAC/50Hz 典型效率：>88%

　　輸出電壓范圍：3~52VDC 輸出電流：60mA

　　標稱輸出功率：3W

　　對于輸入電壓、負載LED變化情況下，我們測試得到如下線性、負載調整率結果：

圖4：系統線性調整率

　　圖4的線性調整率接近0，這是因為芯片逐周期閉環控制，立刻響應，不會引起輸出電流變化，有效抑制了電網電壓波動引起的擾動。在實現如此理想的線性調整率的同時，還省卻了第二代控制芯片因為線性補償的許多外圍元器件，簡單即完美的哲學在此設計中再一次體現。

圖5：系統負載調整率

　　圖5中的系統負載調整率為0.3%，它的實際意義是多套燈負載可以用一套電源。例如12串LED輸出是36V左右，24串輸出是72V左右，如果設計電流值相同，可以使用同一套電源，對于電源廠，在生產中對于備料、庫存管理有顯著價值。值得一提的是，如圖6，此系統在短路的時候依然實現了恒流，這就意味著：1. 短路保護通過最安全的方式實現。2. 這是真正意義的全負載恒流。