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主题贴---怎样减小或去掉AC/DC LED电源的输出电解电容?

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斜阳古道
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  • 2009-3-29 16:22:53
撇开LED灯的寿命不讲,单纯看LED电源。LED电源一般做成跟LED灯一个整体,环境温度非常高,60C是保守估计,如果LED灯的损耗问题没有很好的改进,环境温度很有可能高达70、80C以上。我们知道开关电源中的电解电容是最影响电源寿命的,那么有没有办法减小甚至输出完全不要电解电容呢?
我的初始思路是这样的:既然LED电源是要驱动LED灯的,目前切实可行的驱动方式是恒流源输出。那么一般反激变换器已经存在电感储能了,何必在输出还要加一个大大的电解电容呢?但是没有大电解输出电流纹波会很大,会影响灯的损耗与寿命,同时还影响输入的功率因数。
所以可以把AC/DC LED电源分成两种不同的结构,再来分别讨论减小或消除输出电解电容:
1。非隔离结构:
- CRM PFC(单级)
- CRM PFC+BUCK(双级)
2。隔离式结构:PFC FLYBACK(单级)
3。隔离式结构:PFC+DC/DC(双级)
yuguoping1977
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  • 2009-3-29 17:44:00
 
沙发古道兄!昨天的演讲很精彩谢谢!
greendot
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LV10
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  • 2009-3-29 18:41:04
 
只要开关频率够高,输出电容基本可以不用。
simon009
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  • 2010-3-30 22:40:56
 
频率高的话,开关损耗也就越大了。。。
光电本一家
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LV1
本网技工
  • 2016-12-1 10:42:57
  • 倒数3
 
仅仅提高频率会影响其它指标,往往得不偿失。而调试好环路补偿,对减小高频纹波和低频纹波都有好处,从而可以增加电容的寿命。
斜阳古道
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  • 2009-3-30 09:29:42
 
楼上的没有这么简单的,如果是PFC电路,不可能把开关频率做到很高的。如果没有输出电容,输出电流纹波就会太大。
针对两级式应用,现在有种新思想,可以在PFC控制器中注入三次谐波,可以提高功率因数并减小输出纹波电流,但是输出纹波电流仍然较大。
如果是单级PFC FLYBACK,由于原边已经有电感储能,也就是已经存在电流源了,只是纹波较大,初步的思想是在输出使用小电容较大的二级滤波电感,不知道效果怎么样,有空时可以仿真玩玩。
cmg
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  • 2009-3-30 14:29:33
 
100Hz的工频纹波,你要加多大电感,如果是开关频率的就容易处理了。
斜阳古道
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  • 2009-3-30 17:54:43
 
工频纹波只能减小一点,不要花心思考虑怎样消除它。我所讲的输出纹波大,重点关注的是开关纹波。
蒋江黔
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  • 2009-3-30 18:30:00
 
开关纹波容易解决,加大原边电感量,加深CCM的深度即可,这种情况初始电流很接近终止电流,灯上的高频电流纹波会很小,但是,电流的包络线会跟随线电压的跌落而下降。正如CMG所说,100Hz的脉动直流份量是最难解决的。
可否用CBB来储能?
jqyue
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初级工程师
  • 2009-3-31 17:56:56
 
在PFC后面加CBB电容还有点用,对于PFC和效率都还有点帮助。不过还不是解决问题的关键,改善不大
cmg
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  • 2009-3-31 20:17:32
 
我有一个想法,就是次级做两路数出,一路是主输出直接接LED灯,另外一路的电压比主输出高一点,如2V,然后用一个线性稳压器和主输出连接起来。线性稳压器的反应速度是很快的,可以用恒压或恒流来控制,由于只需要补偿纹波电流,实际流过线性稳压器的电流很小,发热也很小。
蒋江黔
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  • 2009-4-1 09:17:34
 
这主意不错
斜阳古道
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  • 2009-4-1 13:15:39
 
哈哈,这个初始是在通信基站音频放大器电源上的思想(供电电源要追随音频的正弦波包络线),不过我们已经有应用于比较高端的LED应用上了。
蒋江黔
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  • 2009-4-1 13:19:36
 
在Hi-Fi里,你说的这叫class H, CMG说的那叫class G
cmg
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  • 2009-4-1 13:57:06
 
偶然想到的,不知道class H, J等。
cmg
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  • 2009-3-30 21:39:35
 
开关纹波容易解决,后面的滤波用瓷片电容,然后加LC就可以了,L可以加大一点,但只要用单级PFC,工频纹波是没办法的。另外对于开关纹波,还可以用零纹波技术解决。
ws99tb
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  • 2009-3-30 16:05:30
 
根据楼主所说,如果用PFC FLYBACK电感储能,已经存在电流源了,只是纹波较大,
那么输出用一个小的电解电容加一个105的聚酯电容去吸收高频的尖峰,不知道电流的纹波会不会好些?
000123
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  • 2009-4-14 10:08:05
 
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光电本一家
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  • 2016-12-1 10:51:38
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105这样的电容,去高频纹波的效果不佳,因为容量大的电容,其自谐振点低。

Jackson_19
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  • 2009-8-31 23:05:21
 
我们去年就试过不用电解,但50-100HZ的工频纹波很大啊!后来一直没想到好的解决办法!
dahai
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本网技师
  • 2009-11-22 10:24:07
 
在PFC控制器中注入三次谐波,可以提高功率因数并减小输出纹波电流,有详细介绍资料吗?想学习学习
micropower
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  • 2009-11-22 12:37:59
 
我觉得那些什么注入三次谐波是一种费劲也不好使的方法,在PFC方面如采用L6561类似芯片可设计双增益环路,我也见过类似电路设计,我觉得单周期控的的PFC在这方面应用也经较理想,如IR1150.
就实际情况,100Hz纹波能不能接受?如果可以何必花费高成本的来搞这些呢。
leoliang
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  • 2009-3-30 10:29:40
 
其實在單級的二次加一個DC-DC會比較有效的的解決紋波問題。成本會高些。
斜阳古道
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  • 2009-3-30 13:12:16
 
两级的方案还是先不考虑,因为失去了单级的优点。这个贴子主要是想讨论一些新思想新技术方面,不一定要完全成熟的方案。
leoliang
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  • 2009-3-30 19:20:17
 
是低压DC-DC哦,不是普通的PWM。
xy_k8299
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  • 2009-3-30 22:38:25
 
你是说像DC/DC恒流类的电路?
yinhai188
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  • 2009-3-30 14:22:03
 
其实核心问题是如何高效率的降压
闲情逸致
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  • 2009-3-30 21:38:40
 
我个人认为LED驱动电源升压的比降压方式更安全,因为电源一旦有故障不会损坏LED,以前试验的时候降压结构不小心烧掉六颗SSP7的10W LED心痛了好久。价值将近600元的LED报销在20元的电源上面。
斜阳古道
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  • 2009-3-31 12:35:23
 
针对单级PFC反激,目前有个方案正在尝试,输出没有使用大大的电解电容,而是几个磁片电容加一个小的滤波电感,可能还会影响到PF值、THD等,到时再看实际效果。
jqyue
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  • 2009-3-31 17:54:09
 
去掉输出电容后PFC是要高很多,但是效率有可能会下降很多,纹波很大,还有可能不恒流
斜阳古道
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  • 2009-4-1 13:17:13
 
楼上的,去掉输出电容,PF值不一定高呢。
leoliang
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  • 2009-4-1 14:08:14
 
去掉輸出電容PF不會低。主要是次級供電方式要不一樣。我現在做的單級是不用輸出電容的。
斜阳古道
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  • 2009-4-2 23:11:09
 
你取消了输出电容,电路中有没采取什么特别的措施?次级不同的供电方式又是何解?
斜阳古道
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  • 2009-4-1 13:21:06
 
另外的三个想法,呵呵,只是没有实际尝试过:
1。交错并联,可以提高输出纹波的有效频率,输出电容自然就可以小了;
2。电路采用滞环控制,就是电压纹波一低就开通而一高就关闭的控制方式,输出电容虽然可以小一些,但是可能输出纹波可能较大,同时还不搞清楚怎样维持较高的PF值;
3。特殊的PFC控制芯片,比如注入三、五次谐波等,也可以减小输出电容,但得有特殊的PFC控制芯片;
蒋江黔
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  • 2009-4-1 13:28:04
 
想要马儿跑,就得给马吃草吧
要想高的PF,又想低的谐波电波,那就得有储能元件,不用电容,就得用享级的工频电感,
谐波注入, 往负载注还是往电网注?往负载注,你得有能量提供啊,线电压瞬时值比较低时,你不能从电网抽取大电流,那来的能量?
斜阳古道
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  • 2009-4-25 18:09:55
 
这里所讲的谐波注入思想,是一种芯片的控制方式,而不是什么电路拓扑,是一种可以实现SPWM的途径,建议你可以翻一翻电子电子的课本。
tom-zhang
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  • 2009-4-1 15:44:22
 
学习了 ......
jim-liu
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本网技工
  • 2010-4-30 13:38:03
  • 倒数9
 
交错单级可以提高输出纹波频率,减小输出电容,但对输入THD和PF值和非交错单级没什么不同。不知道各位有何高见?
lengm-j
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  • 2009-4-1 14:01:51
 
经典听高手们分析真是受益匪浅啊!!!
huangpeng627
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  • 2009-4-3 09:06:08
 
经典,学习了
lihui
  • lihui
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  • 2009-4-13 23:19:56
 
都是高手,学习了,希望继续。
liuliu123
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助理工程师
  • 2009-4-25 17:42:06
 
查器件资料请上www.21icsearch.com,购卖IC芯片请上http://www.21ic.com网,能找到你所需要的.
YCQ99
  • YCQ99
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  • 2009-4-30 21:01:33
 
代换电路很麻烦的话,不如换高品质元件
sanytie-99
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高级工程师
  • 2009-5-4 10:26:38
 
看了 但还不是很明白呵呵
cj55660
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初级工程师
  • 2009-8-31 14:37:57
 
不错 不错 顶!~
电源护卫111
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本网技师
  • 2009-9-24 16:38:39
 
收藏 学学
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本网技师
  • 2009-10-30 16:01:45
 
感谢版主 收藏了
micropower
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  • 2009-10-31 12:14:05
 
从上看到下,各有所见。我觉得如果不管输出纹波,那么这电容也就没必要了。
有得必有失,对于LED电源来讲我认办最大的难度是在于成本的压力,通常不原意采用PFC加DC-DC来做个二十W左右的电路,那么在单级控制中需要以更大的存储电容来降低工频纹波,并且大大降低电路控制环的响应。
我觉得一个值得思考的问题是在于工频纹波对LED影响多大?是寿命的还是效果?如果说是效果那么别人采用ACLED呢?
banma2001
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  • 2009-11-1 10:30:57
 
纹波对LED的影响集中体现在发光效率上,纹波越大,发光效率越低,这就意味着可能10W的LED只有8W的亮度.如果LED散热条件很好,纹波对寿命几乎没有影响,如果散热条件有限,对寿命就有影响.另外100HZ的工频纹波太大了,会不会产生闪烁,这个值得讨论,当然,大多数人对100HZ频率不敏感的,但是不排除有个别人眼睛对100HZ很敏感.
micropower
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  • 2009-11-1 23:21:23
 
不是很理解上面数据的说法,LED在一定程度上电流与光通量是线性的。
banma2001
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高级工程师
  • 2009-11-2 12:54:34
 
电流和光通只能说成正比,2者明显是指数关系,不能说是线性的.
我们还是以数据说明问题纹波的问题,下面的图是CREE的一款白光LED的电压-电流曲线和电流-光通曲线



我从中摘取了一组数据
电流(mA)电压(v)相对光通量(%)
2003.0966.68
2503.1677.97
3003.2389.3
3503.286100
4003.33111.09

现在以300mA驱动为例,根据上表,分别比较纯直流驱动,±16.67%纹波驱动,±33.33%纹波驱动所消耗的功率和获得的光通量
功率相对光通量(%)相对光效率(%)
纯直流驱动0.96989.3100
±16.67%纹波驱动0.9788.98599.5
±33.33%纹波驱动0.97588.88598.9

由上表可以看出纹波对光效的影响,纹波越小,光效越高.也可以得出在散热条件良好的情况下,纹波对寿命影响很小,如果散热很差的话,纹波越大,对寿命越不利.这其实和PWM调光与线性调光的比较是相同的.
micropower
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  • 2009-11-2 15:32:50
 
数据对比非常不错!很有说服力。有了这个数据不知你是否还会认为10W只能当8W用?
如按你上面的数据应是9.9W吧?我的意思是有得必有失,在权衡利弊后对电源设计做出一们较好的选择。
banma2001
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LV6
高级工程师
  • 2009-11-2 16:53:39
 
这个只是我以线性方式粗略计算的结果,实际值比这个要低一些,但是当纹波大到接近PWM方波的程度,10W的LED别说只能当8W,极端一点甚至连5W都不一定达到,你可以拿上面数据200mA直流驱动和400mA以50%占空比驱动做比较,看看差距有多大,再看看800mA以25%占空比驱动看看.也许你会说实际不可能有这种情况,但是某企业的一款小功率驱动器就是以接近PWM方式驱动的,它是为了追求PF值,虽然输出是恒流,结果牺牲了电效率以及光效率.
沧海一粟
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LV6
高级工程师
  • 2009-11-10 10:21:18
 
顶楼上,做了这么多试验,说得也很有道理.关键就是光效是随驱动电流波动的,希望能做些更严谨的数据来说明光效和纹波间的定量关系.
一个小兵
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LV6
高级工程师
  • 2009-11-12 16:51:55
 
学习学习
zb980124
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LV3
助理工程师
  • 2010-1-5 15:49:39
 
看起来LED的伏安特性跟普通的二极管差不多,,只是它把能量大部分转化成光了。
lsjiang
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LV6
高级工程师
  • 2010-1-6 18:10:18
 
前几天做了一个全桥的单级方案,PFC达到了0.99,输入端无电解电容,输出端的电解电容容量为33UF,能够满足LED驱动的需要,其它各项指标有待进一步的测试。
micropower
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  • 2010-1-6 19:01:20
 
呵呵!不知何等牛人?单级驱动,动用了全桥,能否告知什么LED上用?
lsjiang
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高级工程师
  • 2010-1-7 15:55:06
 
主要是用在10W以上的LED照明灯具中。虽说动用了全桥拓扑,但是成本却很低啊。任何PFC+PWM结构的电路拓扑的成本都要高于它。用这样的电路拓扑大家会感觉是高射炮打苍蝇——大材小用。其实这要比三次谐波注入法还要简单,体积更小。
斜阳古道
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  • 2010-1-29 23:01:02
 
楼上讲的是全桥PFC电路吗?其实也有个想法,就是一个单级PFC半桥,半桥电路增加一个PFC电感,但工作在临界模式。
不知楼上讲的是不是用到了一个PFC电感,这个电感一端接在整流桥的后面,另一端接在全桥的中点?这样的话,为什么一定要全桥呢?
至于输入的电解,个人认为还是不能去掉,因为输入打雷击很难通过。
lsjiang
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LV6
高级工程师
  • 2010-2-1 11:40:43
 
防止雷击测试,就加个放电管就好了。采用全桥就是为了减小体积,成本到不增加什么。
micropower
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  • 2010-2-1 13:39:08
 
能有图看就好了,因为我实在想不通用四个功率管能与单个管比成本?更想不通因为用四个管体积会小过单个管,而且还是用于10W的电源。
全桥的驱动也要比单管复杂吧。
lsjiang
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  • 2010-2-2 12:14:52
 
如果要比管子的数量,那就劝你不要比了!若要考虑整个方案的成本和体积,那就可以认真的比较了。谢谢你的关注。
一个小兵
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  • 2010-1-30 22:31:45
 
期待ing
lansunhsu
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  • 2010-2-21 10:00:25
 
顶!
sunxj_007
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  • 2010-4-13 13:15:09
 
看来LED电源很不好搞哦
liangry2005
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  • 2010-4-26 09:11:18
 
继续讨论吧,讨论中学习
rm999
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  • 2010-4-26 21:55:52
 
看了一下,输入电容足够大
输入平滑了
输出的高频就易解决了
rm999
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  • 2010-4-26 22:32:00
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我认为水塔原理可帮助宿小电容,将高压电容和低压大容量串联
把高压电容当成出入水管,低压大容量做成水塔(自举很容易实现)
起码对LED有效
bamboo
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dxb0469
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看过日本的一颗IC,还真是没电容,输入一个小的瓷片,输出一个小的无极性电容,非常简单,其专利特别。价格不便宜,一个多美元。
fanyucheng12345
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有没有样品的图片和原理图啊?
蓝蓝的天
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zjxiao886
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