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浅谈隔离恒流LED技术的发展史

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newlight2012
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LV6
高级工程师
  • 2013-10-14 12:40:19
一:第一代隔离恒流驱动技术------SSR
1.原理:利用高频变压器进行原边和副边隔离 并用光耦(PC817)将副边的输出电流信号反馈到原边,提供给 控制芯片,芯片控制输出 PWM 占空比。从而起到 CV和 CC的作用。因为副边可以使用高精度电压基准(一般采用431提供2.5V的电压基准) 并实时的进行负反馈,所以 这类驱动技术是一种闭环的恒流控制方法, 可实现较高的恒流精度。
2.电路原理图如图一所示:
在该电路图中,运用了一个运放358来进行恒流跟恒压,具体个怎么恒定法,将在后续日志中体现出来,这里忽略;
3.缺点:a.光耦跟其周边线路使得电路变得很复杂;
b.做成的驱动器体积过大,不能很好满足LED驱动 体积小的问题;
c.成本高,不能节约成本;
总结:SSR技术统治市场许多年,单光耦及其周边线路使电路变得复杂,随着市场发展,对于隔离驱动技术提出了新的市场要求,成本跟体积是主要考量因素!
二:第二代隔离恒流驱动技术------PSR
1.原理:PSR技术用原边采样和控制来代替SSR技术的副边采样原边来控制,和第一代SSR技术相比,最大优势是省略了光耦,复边电流检测外围器件跟电压基准芯片431;
2.重要公式推导
a.Ipk=Vcs/Rcs;
b.Ipks=Nps*Ipk;
c.Io=(Ipks/2)*(Tons/Tsw)=(Nps*Vcs*Tons)/(2Rcs*Tsw)
Ipk---原边峰值电流;Ipks---副边峰值电流;Io---输出电流平均值;Tons---副边二极管的开通时间;Tsw---开关周期;Vcs---芯片检测脚内设峰值比较电平;Rcs---原边电流检测电阻;
3.驱动重要波形如图二所示:
4.优点:a.节省了板子上的空间,降低了驱动成本;提高了系统的可靠性;
b.正适合LED驱动体积小的要求;
5.缺点:a.PSR及时跟SSR技术相比,大大的简化了线路,但是这是一种开环的恒流的控制方法,所以恒流精度无法跟SSR匹敌;
b.输出电流Io跟副边占空比有关,需要芯片内部精确设计比例,对于大批量生产的芯片,要做到高精度性很有难度;
c.Is过零点真实检测:目前做过零点检测用的办法是“不过零先检测+延时”来实现,也就是在芯片即将过零之前设计比较电平。这也是不精确的;
d.Is跟Ip有关,如果没有闭环的Ip检测,如何实现精确的电流控制;
总结:PSR从理论上来讲是一种开环的控制技术,开怀的电流控制,无法做到闭环那样的电流精度以及动态响应。从发展上看,依然不是一种终极方案,是降低成本,牺牲性能的过渡方案!
三:第三代隔离恒流驱动技术------SSR+PSR
1.特点:a.线路上无需光耦,电压基准芯片及外围器件;
b.无须内部设计副边占空比的比例,实时真实的检测每个周期的Toffs跟T;
c.专利技术真实检测过零点;
d.真实的闭环检测Ip;
2.电路原理图如图三所示;

图一

图二


图三

tangchaobao
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LV6
高级工程师
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