揭秘电源拓扑结构选择与输出纹波的关系

 

对LED灯具业者而言，LED驱动电源的成本及使用寿命至关重要，其中的关键为采用高质量的元器件并控制生产质量，在保证高性能和可靠性的前提下必须尽可能地降低成本。

今天，我们谈谈电源拓扑结构对输出纹波的影响，我们从性能、成本、寿命三个方面对两种拓扑结构进行综合比较。

 

参与比较的两种拓扑结构：

①　现行两级驱动器：升压PFC加反激式转换器。

②　单级PFC加CC驱动器 。

 

4 性能

       性能可以通过效率和输出纹波进行考量。

单级电路的优势是电路简单，从下图可以看出，单级可以做到92%的效率！所以，未来采用单级电路的方案会占据主流。这也是一些业内专家的看法。

图1  两种拓扑机构效率比较图

输出纹波方面，两级驱动器有一定的优势。

 

4 成本

从图2中可以看出，两级驱动器的元器件数、产品尺寸要明显要多于单级PFC加CC驱动器 ，单级PFC加CC驱动器具有明显的成本优势。

图2  两种拓扑机构的原理图

 

4 寿命

从图3中看出，两级驱动器中有大容量电解电容，可以向开关级提供直流电压，导致较低的输出电流纹波，但同时大容量电容在高环境温度（灯泡）下会降低使用寿命，接近使用寿命时，大容量电容容易损坏。

单级设计中陶瓷电容具有非常长的使用寿命，并且体积很小。

故单级设计在使用寿命方面占有绝对优势。

图3 两种拓扑机构使用寿命分析

 

自从LED照明逐渐走热以来，关于电解电容在照明方案中的使用争议不断，反对的人认为电解电容是led灯具寿命杀手，认为电解电容严重影响了LED灯具的寿命，而支持的人则认为，电解电容在滤除纹波方面的作用不可忽视，尤其是是由无电解电容带来的高纹波电流而导致的低频闪烁开始越来越被人注意，有研究者认为，低于165Hz的频闪即便是人眼不易觉察，但这已经对某些人眼造成生理上的不适，幅度大的低频纹波会也会被导致一些数码像机设备出现差频闪烁的亮暗栅格，所以支持者建议从采用高规格电解电容来解决，但这样增加了成本和体积。难道无解了吗？

 

从最新的几款新品来看，领导厂商一致认为无电解电容方案将是未来的主流，在解决闪烁和纹波方面，各家各出奇招，例如，提升开关电源的频率到132KHz，在这样的高频下，纹波会小很多，同时，所需的变压器磁芯也可以减小，相应降低了成本。

 

当然，还要通过高集成单级方案来强化省去电解电容的效果，不但可以省去高压大容量电解电容，还可以减少外部元件数量，从而大幅延长驱动器的使用寿命，这样的方案即使在高环境温度下也可以延长LED灯具使用寿命，另外，采用精确的初级侧控制可以让驱动器获得真正严格的恒流性能，在不同负载下、更宽温度范围内和制造差异下的恒流调整率要优于+/-5%，这样本身就有助于延长LED灯具的寿命

 

从以上比较可以看出，如果纹波可以控制，单级转换则具有非常明显的优势，无电解电容方案走向成熟。

 

看完以上内容让我们进行以下讨论吧：

1. Led设计中，是不是拓扑结构越复杂综合性能越高？

2. 今天分析的两种拓扑结构，你认为哪种是未来的主流方案，说说你的看法？

3. 根据你的经验，说说无电解电容方案？

4. “电解电容是led灯具寿命杀手”，对这句话你怎么看？

 

欢迎大家就围绕以上问题展开讨论。当然，你如果有精彩的话题也非常欢迎抛出来。用自己的话说出来就好，无论对错，只是讨论