交流直接驅動特點:
1. 完美的系統參數
交流直接驅動方案,其實測數據為效率91%,功率因數0.98,THD 13.7%。如圖2所示
圖2 實測功率 總諧波失真 功率因數
在交流輸入端的電流波形如圖3所示,基本上呈正弦曲線形狀,所以電源的各項參數都很完美,可以順利通過3C UL CE等認證。
圖3 輸入電流波形
交流直接驅動方案,結合了開關電源與線性電源的優點,內部主工作頻率在100Hz,低頻的工作頻率帶來了更低的電磁干擾與輻射,不會對周圍設備造成干擾。同時,ACDrv芯片內部采用能量直接轉換方式的拓撲結構,一方面可以提高轉換效率,另一方面消除了升壓降壓環節,不會產生內部高壓,不會產生可能的高壓電弧,這對防爆燈類型照明燈具的設計至關重要。
2.設計及生產簡單:該驅動方案工作在40W功率,實測裸板光效大于100lm/W。外圍器件做到最少,只有10左右外圍器件。系統的壽命與組成系統的每個部件的故障率的乘積正相關,即壽命與元器件的個數呈負指數相關,交流直接驅動方案在壽命上有著數量級的提升。傳統LED driver的設計,大部分都采用隔離線路,變壓器的設計非常關鍵,初次級間的反壓會對MOS管的耐壓、輸出快恢復二極管要求都很高,這些都使設計成本上升,據了解一個設計相對完美的變壓器成本就占整個電源板的1/3~1/4;而HV LED的設計不需考慮這些問題,600V管子大大滿足設計要求。采用交流直接驅動方案, 所有器件均采用貼片形式, 一次貼片加工就可完成光源與驅動板的生產,大大提升了生產效率,以及提高了可靠性。驅動電路部分和LED光源放置在同一鋁基板上,外接交流220V即可工作,擯棄了常規大重量的驅動電源,大幅降低了整燈的重量,簡化了結構的設計,更有利于防爆燈的結構隔離設計。見圖4,防爆燈模組圖
圖4,防爆燈模組圖
3長壽命:從目前市場反饋來看,大部分LED燈具失效都是driver提前損壞,如果忽略設計上的缺陷與環境因素,基本上都是由于電解電容類器件的溫度與壽命特性影響了整個LED燈具的壽命;而對于交流直接驅動方案的設計方案,免去了大體積的電解電容,在源頭上解決了LED驅動電源的壽命瓶頸,驅動部分所采用的元器件的特性,均不會隨著時間或溫度變化而發生改變。ACDrv芯片內部采用獨特算法的狀態機與PID控制器,能在保證在低穩態誤差的同時,具備優良的響應速度,足以應對電網上浪涌沖擊。在不加外置浪涌保護器時,可以通過2KV浪涌LN、LN/PE測試,在外加SPD的情況下,可以通過6KV浪涌測試,有效地保證了長期穩定工作的可靠性。
4更寬的工作溫度范圍:
傳統driver設計中使用大量磁性器件,在低溫情況下,磁性器件的磁導率會大幅下降,從而影響了產品在低溫情況下的啟動或線路工作的工作狀態;而HV LED的設計中沒有使用磁性器件,不存大這方面的弊端. ACDrv系列芯片內部采用寬溫度范圍設計,內部的參考電壓在-40°C到120°C均保持恒定,變化范圍控制在3%以內。
實際溫度測試如圖5所示,采用Fluke Ti32溫度測試儀,在環境溫度為50度情況下,內部部驅動部分最高點溫度為82度,LED的TC點溫度為86度。
圖5 內部溫度測試方法
總結
交流直接驅動方案是一種創新的結構,具有高度的可靠性、更低的成本、更高的工業生產效率、更高的防爆安全性、更低的維護成本,具備傳統開關電源類型驅動器不可比擬的優越性。在大功率照明特別是工業類照明,其技術先進性得到了批量化生產和市場反饋的驗證,具備廣闊的應用前景。