交流直接驱动特点:
1. 完美的系统参数
交流直接驱动方案,其实测数据为效率91%,功率因数0.98,THD 13.7%。如图2所示
图2 实测功率 总谐波失真 功率因数
在交流输入端的电流波形如图3所示,基本上呈正弦曲线形状,所以电源的各项参数都很完美,可以顺利通过3C UL CE等认证。
图3 输入电流波形
交流直接驱动方案,结合了开关电源与线性电源的优点,内部主工作频率在100Hz,低频的工作频率带来了更低的电磁干扰与辐射,不会对周围设备造成干扰。同时,ACDrv芯片内部采用能量直接转换方式的拓扑结构,一方面可以提高转换效率,另一方面消除了升压降压环节,不会产生内部高压,不会产生可能的高压电弧,这对防爆灯类型照明灯具的设计至关重要。
2.设计及生产简单:该驱动方案工作在40W功率,实测裸板光效大于100lm/W。外围器件做到最少,只有10左右外围器件。系统的寿命与组成系统的每个部件的故障率的乘积正相关,即寿命与元器件的个数呈负指数相关,交流直接驱动方案在寿命上有着数量级的提升。传统LED driver的设计,大部分都采用隔离线路,变压器的设计非常关键,初次级间的反压会对MOS管的耐压、输出快恢复二极管要求都很高,这些都使设计成本上升,据了解一个设计相对完美的变压器成本就占整个电源板的1/3~1/4;而HV LED的设计不需考虑这些问题,600V管子大大满足设计要求。采用交流直接驱动方案, 所有器件均采用贴片形式, 一次贴片加工就可完成光源与驱动板的生产,大大提升了生产效率,以及提高了可靠性。驱动电路部分和LED光源放置在同一铝基板上,外接交流220V即可工作,摈弃了常规大重量的驱动电源,大幅降低了整灯的重量,简化了结构的设计,更有利于防爆灯的结构隔离设计。见图4,防爆灯模组图
图4,防爆灯模组图
3长寿命:从目前市场反馈来看,大部分LED灯具失效都是driver提前损坏,如果忽略设计上的缺陷与环境因素,基本上都是由于电解电容类器件的温度与寿命特性影响了整个LED灯具的寿命;而对于交流直接驱动方案的设计方案,免去了大体积的电解电容,在源头上解决了LED驱动电源的寿命瓶颈,驱动部分所采用的元器件的特性,均不会随着时间或温度变化而发生改变。ACDrv芯片内部采用独特算法的状态机与PID控制器,能在保证在低稳态误差的同时,具备优良的响应速度,足以应对电网上浪涌冲击。在不加外置浪涌保护器时,可以通过2KV浪涌LN、LN/PE测试,在外加SPD的情况下,可以通过6KV浪涌测试,有效地保证了长期稳定工作的可靠性。
4更宽的工作温度范围:
传统driver设计中使用大量磁性器件,在低温情况下,磁性器件的磁导率会大幅下降,从而影响了产品在低温情况下的启动或线路工作的工作状态;而HV LED的设计中没有使用磁性器件,不存大这方面的弊端. ACDrv系列芯片内部采用宽温度范围设计,内部的参考电压在-40°C到120°C均保持恒定,变化范围控制在3%以内。
实际温度测试如图5所示,采用Fluke Ti32温度测试仪,在环境温度为50度情况下,内部部驱动部分最高点温度为82度,LED的TC点温度为86度。
图5 内部温度测试方法
总结
交流直接驱动方案是一种创新的结构,具有高度的可靠性、更低的成本、更高的工业生产效率、更高的防爆安全性、更低的维护成本,具备传统开关电源类型驱动器不可比拟的优越性。在大功率照明特别是工业类照明,其技术先进性得到了批量化生产和市场反馈的验证,具备广阔的应用前景。