非隔離開關(guān)電源的工作原理淺析
隨著電子行業(yè)的發(fā)展,對電源的要求越來越高,體積更小,可靠性更高,電源模塊作為集成器件應(yīng)運而生。其具有隔離作用,抗干擾能力強(qiáng),自帶保護(hù)功能,便于后期系統(tǒng)集成等優(yōu)點被越來越廣泛的應(yīng)用。
非隔離電源是用220V直接輸入到電子電路,在通過電子元件降壓輸出,輸入輸出是通過電子元件直接連接的,所以稱非隔離電源;
非隔離開關(guān)電源的工
隨著電子行業(yè)的發(fā)展,對電源的要求越來越高,體積更小,可靠性更高,電源模塊作為集成器件應(yīng)運而生。其具有隔離作用,抗干擾能力強(qiáng),自帶保護(hù)功能,便于后期系統(tǒng)集成等優(yōu)點被越來越廣泛的應(yīng)用。
非隔離電源是用220V直接輸入到電子電路,在通過電子元件降壓輸出,輸入輸出是通過電子元件直接連接的,所以稱非隔離電源;
非隔離開關(guān)電源的工作原理淺析
在LED照明應(yīng)用中,由于非隔離開關(guān)電源的效率較高,所以有較多客戶青睞,占了一部分的市場份額。
工作原理:
1、當(dāng)Q1導(dǎo)通時,輸入電流Iin通過負(fù)載LED、電感L1、Q1到輸入電源負(fù)極。LED等發(fā)光的同時L1電感中的電流慢慢上升,達(dá)到峰值,直到Q1斷開,L1儲存能量。
2、當(dāng)Q1斷開時,由于“電容兩端的電壓不能突變,流過電感的電流不能突變。”的原理,流過L1電感的電流通過續(xù)流二級管D1,負(fù)載LED形成回路。電感中的電流從峰值下降到一個值(該值如果大于零,Q1導(dǎo)通,則工作在CCM;等于零,Q1立即導(dǎo)通,則工作在BCM;等于零,Q1沒有及時導(dǎo)通,則DCM),直到Q1導(dǎo)通。
注意:對于大部分的BUCK電路多設(shè)計工作在CCM,因為有以下兩點好處:
1、 工作在CCM,輸出紋波電流比較小。
2、 工作在CCM,輸出電流比較好控制: Io=(ILpkh+ILpkl)/2
這里的Io為輸出電流有效值,ILpkh 和ILpkl分別為電感電流峰值和谷值。
從DATAsheet可以看出:內(nèi)部設(shè)置的VCS電壓為:250mV,通過設(shè)置CS引腳到地的電阻,可以設(shè)置通過負(fù)載LED的峰值電流,那么是如何達(dá)到恒流的目的的呢?
從公式Io=(ILpkh+ILpkl)/2,可知:通過RCS設(shè)置了ILpkh,如果能夠設(shè)置ILpkl的話,問題就解決了。
TOFF引腳到地的一個電容,用來設(shè)置TOFF(關(guān)斷時間),在每個工作周期,有相同的關(guān)斷時間;從電感的放電回路可以看出,如果在TOFF時間內(nèi),通過電感電流沒有下降到0的話(CCM),那么Io=(ILpkh+ILpkl)/2能得到一個恒定的ILpkl,因此達(dá)到恒流的目的。
這樣我們可以考慮如何設(shè)置電感L1 、RCS、COFF了。以一個常用的一個實例來說明:
INPUT:85~265Vac 50/60HZ
OUTPUT: 40V 0.35A (12LED)
首先:設(shè)置TOFF,從數(shù)據(jù)手冊可以查到以下公式。
假設(shè):COFF=220,則:Toff=11.73uS。
假定輸出電流紋波系數(shù)為0.8,則:
RCS=VCS/IPKH=0.25/(0.35+(0.35*0.8)/2)=0.51R
計算電感量:
L等于40*11.73/(0.35*0.8)=1.676mH
LED驅(qū)動電源非隔離的優(yōu)點、缺點:
1、對燈具的安全規(guī)范要求高,人可以觸摸到的非安規(guī)材料部分與電路需要加強(qiáng)絕緣。
2、相對于隔離式,體積可以比較小,價格比較低。
3、效率相對較高。
非隔離電源一般都采用電感作為恒流控制的主要器件,基本上都是采用單組線圈繞制,加工容易并且磁芯也比較小,要求不高,很容易大批量生產(chǎn)。
非隔離驅(qū)動的能效一般都可以做到0.93-0.96。
非隔離驅(qū)動電源比隔離驅(qū)動電源的能效要高5%左右,也就是說使用非隔離驅(qū)動電源比使用隔離驅(qū)動電源可以節(jié)省電費5%左右。因為非隔離驅(qū)動電源效率高損耗低,所以內(nèi)部元器件發(fā)熱量小,整個驅(qū)動的溫升也就低很多,驅(qū)動電源的使用壽命主要取決于電解電容器的壽命,電解電容的壽命和溫度有直接的關(guān)系,每降低10度溫度電解電容器的壽命就會延長一倍,這樣一來非隔離驅(qū)動電源就很容易做到比較長的壽命。