详解半导体狂人制作LED日光灯电源全过程[1]

　　非隔离型降压式电源设计方法概论

　　非隔离降压型电源是现在普遍使用的电源结构，几乎占了日光灯电源百分之九十以上。很多人都以为非隔离电源只有降压型一种，每每一说到不隔离，就想到降压型，就想到说对灯不安全（指电源损坏）。其实降压型不只是一种，还有两种基本结构，即升压，和升降压，即BOOSTANDBUCK-BOOST,后两种电源即使损坏。不会影响到LED的好处。降压式电源也有其好处，它适合用于220,但不适用于110,因为110V本来电压就低，一降就更低了，那样输出的电流大，电压低，效率做不太高。降压式220V交流，整流滤波后约三百伏，经过降压电路，一般将电压降到直流150V左右，这样即可实现高压小电流输出，效率可以做得较高。一般用MOS做开关管，做这种规格的电源，我的经验是，可以做到百分之九十那样差不多，再往上也困难。原因很简单，芯片一般自损会有0.5W到1W,而日光灯管电源不过就是10W左右。所以不可能再往上走。现在电源效率这个东西很虚，很多人都是吹，实际根本达不到。

　　常见有些人说什么3W的电源效率做到百分之八十五了，而且还是隔离型的。告诉大家，即便是跳频模式的，空载功耗最小，也要0.3W,还什么输出3W低压，能到百分之八十五，其实有百分之七十算很好了，反正现在很多人吹牛不打草稿，可以忽悠住外行，不过现在做LED的懂电源的也不多。

　　我说过，要效率高，首先就要做非隔离的，然后输出规格还要高压小电流，可以省去功率元件的导通损耗，所以象这种LED电源的主要损耗，一就是芯片自有损耗，这个损耗一般有零点几W到一W的样子，还有一个就是开关损耗了，用MOS做开关管可以显着减小这个损耗，用三极管开关损耗就大很多。所以尽量不要用三极管。还有就是做小电源，最好不要太省，不要用RCC,因为RCC电路一般的厂家根本做不好质量，其实现在芯片也便宜，普通的开关电源芯片，集成MOS管的，最多不过两元钱，没必要省那么一点点，RCC只省点材料费，实际上加工返修等费用更高，到头到反而得不偿失的那样。

　　降压式电源的基本结构就是将电感和负载串入300V高压中，开关管开关的时候，负载即实现了低于300V的电压，具体的电路很多，网上也很多，我也不画图再说了。现在9910,还有一般的市场上的恒流IC基本都是用这种电路来实现的。但这种电路就是开关管击穿的时候，整个LED灯板就玩完，这应该算是最不好的地方了。因为当开关管击穿的时候，整个300V的电压就加在灯板上，本来灯板只能承受一百多伏电压，现在成了三百伏了，这种情况一发生。LED肯定要烧掉。所以很多人说非隔离的不安全，其实就是说降压的，只是因为一般非隔离的绝大多数是降压的，所以认为非隔离的损坏一定要坏LED.其实另外两种基本的非隔离结构，电源损坏，不会影响LED的。

　　降压式电源要设计成高压小电流，效率才能高，细说一下，为什么？因为高压小电流，可以让开关管电流的脉宽大一些，这样峰值电流就小一些，还有就是，对电感的损耗也小一些，通过电路结构就可以知道，电路不方便画，具体也难以再叙述下去了。就随便总结一下，降压电源的好处是，适合于220高压输入使用，以使得功率器件承受的电压应力小，适合做大电流输出，比如做100MA电流，比后两种方式来的轻松，效率要高。效率算比较高的，对电感的损耗较小，但对开关管损耗大一些，因为所有经过负载的功率必须要经过开关管传输，但输出的功率，只有一部分经过电感，如300V输入，120V输出的降压型电源，只有180V的部分要经过电感，120V的部分是直接导通进入负载的，所以说对电感损耗比较小，但输出的功率，全部要经过开关管转化。

　　分解两种恒流控制方式

　　下面要说的是，两种恒流控制模式的开关电源，从而产生两种做法。这两种做法，无论是原理，还是器件应用，还是性能差别，相当都较大。

　　首先说原理。第一种以现在恒流型LED专用IC为代表，主要如9910系列，AMC7150,凡是现在打LED恒流驱动IC的牌子基本都是这种，且叫他恒流IC型的吧。但我认为这种所谓恒流IC做恒流，效果却不怎么好。其控制原理相对来说较简单，就是在电源工作的原边回路，设定一个电流阀值，当原边MOS导通，此时电感的电流是线性上升的，当上升到一定值的时候，达到这个阀值，就关断电流，下一周期再由触发电路触发导通。其实此种恒流应该是一种限流，我们知道，当电感量不同的时候，原边电流的形状是不同的，虽然有相同的峰值，但电流平均值不同。因此，象这种电源一般就是批量生产时，恒流大小的一致性不太好控制。还有就是此种电源有一个特点，一般是输出电流是梯形的，即波动式电流，输出一般是不用电解平滑的，这也是一个问题，如果电流峰值过大，会对LED产生影响。如果电源的输出级没有并电解来平滑电流的那种电源，基本上都属此类。即判断是否是这种控制方式，就看其输出有没有并上电解滤波了。这种恒流我原来一直叫其为假恒流，因为其本质就是一种限流，并不是经过运放比较，而得到的恒流值。

　　第二种恒流方式，应该可以叫做开关电源式的。这种控制方式和开关电源的恒压控制方式相似。大家都知道用TL431做恒压吧，因为其内部有一个2.5伏的基准，然后用电阻分压方式。当输出电压高一点的时候，或低一点的时候，就产生一个比较电压，经过放大，去控制PWM信号，所以此种控制方式可以很精确的控制电压。这种控制方式，需要一个基准，还需要一只运放，如果基准够准，运放放大倍数够大，那么就定的很准。同样的，做恒流，就是需要一个恒流基准，一个运放，用电阻过流检测，作为信号，然后用这个信号放大，去控制PWM,可惜现在就是不太好找到很准的基准信号，常用的有三极管，这个做基准温漂大，还有就是可以拿二极管约1V的导通值做基准，这样的也可以，可都不高，最好的是用运放加TL431当基准，但电路复杂。但这样做的恒流电源，恒流精确度还是好控制的多。而这种模式控制的恒流，其输出一定得加电解滤波，所以输出电源是平滑直流，不是脉动的，脉动的话就没法取样了。所以要判定是哪种只要看其输出是否有电解就行了。