无需电解电容的LED照明驱动电源解决方案教学文案.docx

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无需电解电容的LED照明驱动电源解决方案教学文案

无需电解电容的LED照明驱动电源解决方案

市场上的LED照明驱动电源通常分为二级架构和一级架构，一级架构指的是直接从220V市电转换出LED发光所需的直流电压和恒定电流，结构比较简单，BOM成本也较低，目前较受市场欢迎。

本文将专门介绍无需电解电容的一级架构LED照明驱动电源。

为什么要强调无电解电容呢？

这是因为目前普通LED照明驱动电源的工作寿命取决于AC转DC时平滑电路必须采用的电解电容。

我们知道LED的工作寿命高达4万小时，而电解电容的寿命只有几千小时，由于系统的寿命是由电源组件中使用的电解电容的寿命来决定的，如果不想法拿掉电解电容，那么LED照明驱动电源的寿命与LED的寿命就很不匹配，也就很难发挥出LED照明的长工作寿命优势。

这也是为什么最近业界一直在积极开发无电解电容的LED照明驱动电源的主要原因。

那么为什么一定要用电解电容呢？

这是因为LED是直流电流驱动元件，当AC电源接通时，一般是使用整流元件和平滑回路的直流稳定化电源，该平滑回路中必要的电解电容会因周围的温度及自身的发热而上升10℃，而导致寿命减半，所以电解电容阻碍了LED照明器具的寿命。

据我们了解，目前做出无电解电容LED驱动电源方案的公司主要有深圳创意电子、西安明泰半导体、村田制作所、东莞汇洪电子和深圳冠德科技等。

冠德科技的方案暂时还处于保密状态，在此就不多做介绍。

创意电子基于日本Takion公司TK5401芯片，用IC代替电解电容，寿命是原来LED驱动器的10倍，寿命可达4万小时以上，可完全与LED灯的寿命相匹配，而且此方案设计简单，体积小，只有原来LED驱动器面积的百分之四十，此方案主要应用于家用低功率照明中，适用范围是3W～20W。

TK5401封装内置了高电压功率MOS管及控制电路，因去除电解电容可实现小型化，低成本，并且实现了LED灯的长寿命和高效能。

TK5401主要特性：

内置高电压功率MOS管（650V/1.9Ω）；内置启动电路，支持低功率；支持通用的交流输入电压（AC85-265V）；过压保护/热截断电路；可调整的过流保护。

PWM控制功率MOS管工作在平均67KHz的振荡频率，为保证输出恒定的LED输出电流而内置了标准的参考电压（0.3V），从而实现了反馈控制。

当VCC电压低于操作电压时它会停止工作。

西安明泰半导体公司虽在今年年初刚成立，但已颇具实力，在近期举办的IIC-CHINA秋季展西安站上，明泰展出了20W和120W无电解电容的LED照明驱动电源，效率分别达到惊人的90%和95%，分别针对室内照明和路灯照明市场。

这两款产品都是采用他们自己开发的LED驱动器、MOSFET和肖特基二极管实现，其中120WLED照明驱动电源还配有完备的短路、开路保护功能，并通过EMC认证测试。

这二款产品的工作寿命均长达8万小时，有效克服了LED光源和驱动电源寿命不匹配的业界难题。

据了解，120WLED照明驱动电源还集成了电力线载波通信功能，它允许远程打开和关闭照明电源。

下一步还将根据市场节电需求开发出可调光的室内照明和路灯照明方案。

东莞汇洪电子是一家专业从事设计、开发和营销固态照明（SSL）系统解决方案和产品的供应商，主要面向住宅及商业室内普通LED照明市场。

汇洪电子提供的方案在平滑回路中无需使用电解电容，使用寿命超过4万小时，效率为85%±5%（4W输出功率时），功率因数为90%，输出功率从4W到20W。

主要功能：

输入欠压保护，输入过压保护，MOSFET过载保护，过热保护等。

日本村田制作所在7月21日举行的“TECHNOFRONTIER2010”上，展示了用于LED照明的数字电源电路。

此次展示的是村田制作所面向ClearSodick开发的电源模块。

其输入输出电容器采用了该公司的多层陶瓷电容（MLCC），可内置于直管型LED照明器具的管内。

与采用铝电解电容器时相比，除了可缩小产品尺寸外，还能延长产品寿命。

为了获得恒定电流，采用了DSP微控制器，开关频率约为200kHz。

输出电容器采用了两个约5μF的MLCC。

输入电压支持AC100V以及200V两种。

据了解，一般情况下，该容量的MLCC无法完全吸收脉动电流，不过通过改进DSP侧的控制，不会感觉到照明器具的闪烁。

主电路采用非绝缘升降压型，没有设置PFC（功率因数改善）电路。

外形尺寸为180mm×19.4mm×6.5mm。

无电解电容LED技术简介

2011-03-1121:

29:

52|  分类：

LED专业|  标签：

电解  电容  led  照明  寿命  |字号大中小 订阅

 市场上的LED照明驱动电源通常分为二级架构和一级架构，一级架构指的是直接从220V市电转换出LED发光所需的直流电压和恒定电流，结构比较简单，BOM成本也较低，目前较受市场欢迎。

本文将专门介绍无需电解电容的一级架构LED照明驱动电源。

   为什么要强调无电解电容呢？

这是因为目前普通LED照明驱动电源的工作寿命取决于AC转DC时平滑电路必须采用的电解电容。

我们知道LED的工作寿命高达4万小时，而电解电容的寿命只有几千小时，由于系统的寿命是由电源组件中使用的电解电容的寿命来决定的，如果不想法拿掉电解电容，那么LED照明驱动电源的寿命与LED的寿命就很不匹配，也就很难发挥出LED照明的长工作寿命优势。

这也是为什么最近业界一直在积极开发无电解电容的LED照明驱动电源的主要原因。

   那么为什么一定要用电解电容呢？

这是因为LED是直流电流驱动元件，当AC电源接通时，一般是使用整流元件和平滑回路的直流稳定化电源，该平滑回路中必要的电解电容会因周围的温度及自身的发热而上升10℃，而导致寿命减半，所以电解电容阻碍了LED照明器具的寿命。

据我们了解，目前做出无电解电容LED驱动电源方案的公司主要有村田制作所等。

冠德科技的方案暂时还处于保密状态，在此就不多做介绍。

 用IC代替电解电容，寿命是原来LED驱动器的10倍，寿命可达4万小时以上，可完全与LED灯的寿命相匹配，而且此方案设计简单，体积小，只有原来LED驱动器面积的百分之四十，此方案主要应用于家用低功率照明中，适用范围是3W～20W。

内置了高电压功率MOS管及控制电路，因去除电解电容可实现小型化，低成本，并且实现了LED灯的长寿命和高效能。

  主要特性：

内置高电压功率MOS管（650V/1.9Ω）；内置启动电路，支持低功率；支持通用的交流输入电压（AC85-265V）；过压保护/热截断电路；可调整的过流保护。

   PWM控制功率MOS管工作在平均67KHz的振荡频率，为保证输出恒定的LED输出电流而内置了标准的参考电压（0.3V），从而实现了反馈控制。

当VCC电压低于操作电压时它会停止工作。

   20W和120W无电解电容的LED照明驱动电源，效率分别达到惊人的90%和95%，分别针对室内照明和路灯照明市场。

这两款产品都是采用自己开发的LED驱动器、MOSFET和肖特基二极管实现，其中120WLED照明驱动电源还配有完备的短路、开路保护功能，并通过EMC认证测试。

这二款产品的工作寿命均长达8万小时，有效克服了LED光源和驱动电源寿命不匹配的业界难题。

   据了解，120WLED照明驱动电源还集成了电力线载波通信功能，它允许远程打开和关闭照明电源。

下一步还将根据市场节电需求开发出可调光的室内照明和路灯照明方案。

   是一家专业从事设计、开发和营销固态照明（SSL）系统解决方案和产品的供应商，主要面向住宅及商业室内普通LED照明市场。

   提供的方案在平滑回路中无需使用电解电容，使用寿命超过4万小时，效率为85%±5%（4W输出功率时），功率因数为90%，输出功率从4W到20W。

基于VIPer17H设计无电解电容LED驱动器

许多国家正在积极发展LED照明技术。

高亮度LED要达到长寿命，并且要尽量小的光衰，温度的控制是关键，因此与其他光源相比，LED灯都需要一块比较大的散热器。

为了获得理想的散热效果，将LED与散热器直接接触可以获得最小的热阻，将散热器暴露在空气中是一种简单有效的设计方法，但却带来了安全隐患，不过如果采用隔离的LED驱动器方案将解决此问题。

在保证一定温度条件下，LED寿命可以轻松超过20000小时，因此驱动器的寿命将成为整个灯具长寿命的关键因素。

　　众所周知，电解电容是影响开关电源寿命的重要元件，限于电解电容的结构，很难匹配LED的长寿命要求，因此有必要开发一种无电解电容的驱动器。

此外根据能源之星于2008年11月发布的固态照明灯具计划标准1.1版，其中对LED驱动器的PF值提出了要求，即民用灯具大于等于0.7，商用大于等于0.9。

　　本设计使用ST的新VIPer系列控制器VIPer17H，对标准应用电路进行一些修改后开发出一款3.6W无电解电容LED驱动器。

输入为100~240Vac/50~60Hz，输出为10V/360mA（平均值），电路图如图1。

　　VIPer17是意法半导体（ST）新一代单片集成控制器，采用了BCD6和SuperMESH制程（图2），拥有更低的待机功耗，开关部分是一颗耐压800V的MOSFET，加上完备的保护功能，包括OVP、OCP、OTP、SCP、Brownout等，可以使设计拥有更多的安全裕量。

　　在此芯片的7个引脚中，CONT脚比较特殊，具有两个功能，见图3：

　　1.设定允许流过MOSFET的最大电流值Idlim;

　　2.设定过压保护点。

　　此3.6W无电解电容设计即是利用该引脚改变Idlim值来实现，根据芯片工作原理，当CONT引脚外接一颗电阻Rlim到GND时，在一定区间内，随着电阻值变小，MOSFET的限流点也会相应的变小，对应关系见图4。

从本质上看，随着Rlim的变小，是改变了流出CONT引脚的电流值，从而改变内部的限流点。

因此，如果再通过电阻连接CONT引脚与输入整流桥的输出端（如图1的R11，R12），那么流出CONT引脚的电流将会跟随输入电压变化，进而改变限流值，输入升高，则限流点变大，反之亦然。

通过这一步的变化，我们可以看到，流过开关管的电流值在一定程度上跟随输入电压变化，输入特性类似于PFC电路，因此可以采用PFC的电路结构，一个小容值的输入电容（一般为薄膜电容）。

此设计采用的是一个0.1mF的薄膜电容，同时控制回路也类似于PFC电路的设置，非常低的回路增益穿越频率，这样可以获得相对高的PF值和稳定性。

此时输入端的电解电容已经去掉。

在满足EMC要求的前提下，此电容的取值可以尽量小些，这样可以获得较高的PF值。

　　随着技术的不断进步，陶瓷电容正在越来越多地进入中低压电解电容和钽电容的应用领域，陶瓷电容具有更低的ESR以及非常长的寿命，这两点优势很适合LED驱动器，此设计中，次级采用5颗10mF/16V的陶瓷电容作为滤波电容。

同时初级的VCC供电电路也采用了陶瓷电容，不过因为供电电流很小，电容的自身发热少，寿命的降低不如主电路滤波电容显著，为了降低成本也可以使用电解电容。

　　到此，一款无电解电容的LED驱动器设计完毕，测试结果见图5。

从实际可知，由于输出的电容的低容量以及类似PFC的控制回路设置，输出电流的工频纹波很大，甚至会到零，不过此频率为100Hz，人眼是看不到闪烁的;需要指出的是为了维持在一个工频周期内输出平均电流的恒定，电流的峰值是输出平均值的1.7倍，而灯具设计时是按平均电流来选择LED灯，因此峰值电流将对LED造成冲击，不过大多数LED可以承受这样的冲击，只要限制在一定范围内，比如SHARP的LED在此条件下，可以耐受额定值3倍的电流。

除此之外，另一个难点在于滤除差模传导噪声，由于采用了小容值的输入滤波电容，以及类似PFC的工作方式，使差模传导噪声高于普通的反激变换器，因此在图1中，为了满足EMI要求，增加了X电容和差模电感，由此带来了体积的增大和成本的上升。

不过为了获得与LED灯匹配的长寿命，同时满足相关的标准，此方案提供了一个新的选择。

HN-888型LED驱动器）新型LED电源无电解电容恒流源开关电源

HN-888型LED驱动器）新型LED电源无需电解电容

   目前市场上普遍使用的LED驱动器必需使用电解电容，普通电解电容（具体说应该是液态铝电解电容）寿命大都不超过1000Hr，即便所谓长寿命的也不过5000Hr，因此该元件成为影响LED驱动电路可靠性的致命因素。

这与LED灯管本身超长的寿命差距颇大，不匹配的结果就是造成巨大浪费，这就造成了LED应用推广进程缓慢。

 慧光科技新近推出一款LED驱动电源，它具有不需要DC电源特性中所必须的电解电容的特性，使得LED寿命高达4万小时以上。

芯片封装内置了高电压功率MOS管及控制电路，因去除电解电容实现了小型化、低成本，并且实现了LED灯的长寿命和高效能。

使用了专利IC的驱动器，适用功率范围10W-20W，效率为0.8PF，面积只有原来尺寸的百分之四十，轻易可放进LED灯泡，不必改变灯泡的原来形状，更易被接受。

   AC输入端没有电容器。

由于电源的寿命主要由输入端的电容器寿命决定，因此这将大幅改变目前LED寿命与驱动电源寿命不相匹配的现状。

市场上的LED照明驱动电源通常分为二级架构和一级架构，一级架构指的是直接从220V市电转换出LED发光所需的直流电压和恒定电流，结构比较简单，BOM成本也较低，目前较受市场欢迎本文将专门介绍无需电解电容的一级架构LED照明驱动电源

　　为什么要强调无电解电容呢？

这是因为目前普通LED照明驱动电源的工作寿命取决于转DC时平滑电路必须采用的电解电容我们知道LED的工作寿命高达4万小时，而电解电容的寿命只有几千小时，由于系统的寿命是由电源组件中使用的电解电容的寿命来决定的，如果不想法拿掉电解电容，那么LED照明驱动电源的寿命与LED的寿命就很不匹配，也就很难发挥出LED照明的长工作寿命优势这也是为什么最近业界一直在积极开发无电解电容的LED照明驱动电源的主要原因

　　那么为什么一定要用电解电容呢？

这是因为LED是直流电流驱动元件，当AC电源接通时，一般是使用整流元件和平滑回路的直流稳定化电源，该平滑回路中必要的电解电容会因周围的温度及自身的发热而上升10℃，而导致寿命减半，所以电解电容阻碍了LED照明器具的寿命

　　慧光科技的HN-888型LED驱动器，没有采用电解电容，寿命是原来LED驱动器的10倍，寿命可达4万小时以上，可完全与LED灯的寿命相匹配，而且此方案设计简单，体积小，只有原来LED驱动器面积的百分之四十，此方案主要应用于家用低功率照明中，适用范围是10W～20W

　　芯片封装内置了高电压功率MOS管及控制电路，因去除电解电容可实现小型化，低成本，并且实现了LED灯的长寿命和高效能

　　主要特性：

内置高电压功率MOS管（650V/1.9Ω）；内置启动电路，支持低功率；支持通用的交流输入电压（AC180-230V）；过压保护/热截断电路；可调整的过流保护

PWM控制功率MOS管工作在平均200KHz的振荡频率，为保证输出恒定的LED输出电流而内置了标准的参考电压（0.3V），从而实现了反馈控制当VCC电压低于操作电压时它会停止工作

   电源电路其输入输出电容器采用了多层陶瓷电容（MLCC），可内置于直管型LED照明器具的管内与采用铝电解电容器时相比，除了可缩小产品尺寸外，还能延长产品寿命为了获得恒定电流，采用了DSP控制器开关频率约为200kHz。

据了解，一般情况下，该容量的MLCC无法完全吸收脉动电流，不过通过改进DSP侧的控制，不会感觉到照明器具的闪烁主电路采用非隔离降压型，没有设置PFC（功率因数改善）电路。

外形尺寸为（55mm×15mm×6mm）可以驱动所有六并的LED灯板，可以在AC180-240V范围内稳定运行。

注意串联的数量不要超过50颗！

并联最多十组！

最大输出电流150MA！

自激式开关电源，输入电压范围宽，具有灯板开路短路保护功能，方便生产和测试，是LED节能灯工厂批量生产的理想电源，（市面上有很多恒流电源设计不成熟，有的不接负载通电后就直接烧的，相信用过的朋友就知道）

拍时请留言告诉你要驱动的灯板是几并几串的,或请告知希望把电流调节到多少,我们调节好电流测试稳定后发货!

一种参数只对应驱动一种灯板，不要试图驱动不同串联及并联结构的灯板，否则由此产生的问题，请买家自行处理！

对于批量购买此恒流源100个以上的全程提供技术支持，请放心购买！

小量购买玩玩的淘友就感到抱歉了，没有那么多精力去探讨技术问题了，希望理解！

因为量小不方便发货，10个起售，没联系直接拍的且数量不够10个的，本店不发货的！

声明：

收到货签收以后48小时内不确认付款的不负责售后！

公司地址：

北京市朝阳区望京中环南路甲2号佳境天城A座1502  

无电解电容LED驱动方案中输出功率的测量

    LED

LED

　　LED（LightEmittingDiode）即发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。

LED的心脏是一个半导体的晶片，当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子和空穴就会被推向量子阱，在量子阱内电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量。

能完成数十种不同的工作，并且在各种设备中都能找到它们的身影。

例如它们可以组成电子钟表表盘上的数字，从遥控器传输信息，为手表表盘照明并在设备开启时向您发出提示。

如果将它们集结在一起，可以组成超大电视屏幕上的图像，或是用于点亮交通信号灯。

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灯珠作为一个半导体器件，其寿命长达50，000小时以上。

而LED照明驱动方案中普遍用到电解电容，其寿命则仅为5，000~10，000小时。

这样电解电容

电解电容　　电解电容是一种由两块平行金属板以及两金属板之间放置电解液所构成的电容。

电容器依照所使用的电极材料.电解液之种类而付予电容器的名称。

介质有电解液涂层有极性，分正负不可接错。

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的短寿命与LED灯珠

LED灯珠　　LED英文为（lightemittingdiode），LED灯珠就是发光二极管的英文缩写简称LED。

采用半导体材料制成的，以直接将电能转化为光能，电号转换成光信号的发光器件；其特点是功耗低、高亮度、色彩艳丽、搞振动、寿命长（正常发光8-10万小时）、冷光源等优点，是真正的“绿色照明”。

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的长寿命之间有一个巨大的差距，削弱了LED的优势。

因而无电解电容LED驱动解决方案受到市场青睐。

　　美芯晟科技推出了基于MT7920的无电解电容LED驱动解决方案（见图1）。

在该方案中，在全桥堆

桥堆

　　桥堆是一种用来调整电流方向的电子元件，在各种产品的电路图中都可以见到它。

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之后，采用容值较小的CBB高压陶瓷电容

陶瓷电容　　用高介电常数的电容器陶瓷〈钛酸钡一氧化钛〉挤压成圆管、圆片或圆盘作为介质，并用烧渗法将银镀在陶瓷上作为电极制成。

它又分高频瓷介和低频瓷介两种。

具有小的正电容温度系数的电容器，用于高稳定振荡回路中，作为回路电容器及垫整电容器。

低频瓷介电容器限于在工作频率较低的回路中作旁路或隔直流用，或对稳定性和损耗要求不高的场合〈包括高频在内〉。

这种电容器不宜使用在脉冲电路中，因为它们易于被脉冲电压击穿。

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或薄膜电容

薄膜电容　　薄膜电容器是以金属箔当电极，将其和聚乙酯，聚丙烯，聚笨乙烯或聚碳酸酯等塑料薄膜，从两端重叠后，卷绕成圆筒状的构造之电容器。

而依塑料薄膜的种类又被分别称为聚乙酯电容（又称Mylar电容），聚丙烯电容（又称PP电容），聚苯乙烯电容（又称PS电容）和聚碳酸电容。

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取代了高压电解电容，去掉了电解电容，同时也提高了功率因子（PFC，在85VAC~265VAC范围可以全程高于0.9）。

而输出电容C8和C9可以用陶瓷电容替代电解电容。

从而实现了完全无电解电容。

图1、基于MT7920的隔离LED驱动方案。

　　*当输出电容C8、C9采用470uF电解电容，驱动6颗LED时，测量结果如下：

　　输入电压Vin=220VAC，输入功率Pin=7.54W

　　输出电压Vo=19.33V（万用表

万用表

　　万用表是一种多功能、多量程的便携式电工仪表,一般的万用表可以测量直流电流、交直流电压和电阻，有些万用表还可测量电容、功率、晶体管共射极直流放大系数hFE及半导体的一些参数（如β）等。

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读数）

　　输出电流Io=327mA（万用表读数）

　　输出功率Po=Vo*Io=6.32W

　　效率η=6.32/7.54=83.8%

　　采用电解电容时的输出电压，电流的波形如图2所示。

从波形图上可以看出，输出电压、电流均存在一定的纹波。

这在单级PFC恒流驱动方案中不可避免的，加大输出电容C8、C9，可以进一步减小输出纹波。

同时我们注意到示波器

示波器

示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。

它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图象，便于人们研究各种电现象的变化过程。

示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束，打在涂有荧光物质的屏面上，就可产生细小的光点。

在被测信号的作用下，电子束就好像一支笔的笔尖，可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。

利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。

[全文]

上电流、电压的平均值与万用表的读数基本相同。

也即是万用表所测量到的直流电压、电流值为平均值。

图2、输出采用电解电容（470uFX2）时的电流、电压波形

　　（Ch1=蓝色：

输出电压；Ch4=绿色：

输出电流；数学运算=红色：

Ch1*Ch4）

　　进一步，在示波器上，用输出电压与输出电流相乘所得的瞬时功率曲线的平均值6.34W也基本与用平均电压与平均电流相乘所计算的功率相同。

　　*当输出电容C8、C9采用22？

F陶瓷电容，驱动6颗LED时，测量结果如下：

　　输入电压Vin=220VAC，输入功率Pin=8.10W

　　输出电压Vo=19.07V（万用表读数）

　　输出电流Io=334mA（万用表读数）

　　输出功率Po=Vo*Io=6.37W

　　效率η=6.37/8.10=78.6%

　　采用陶瓷电容时输出电压、电流的波形如图3所示。

与用电解电容时相比，输入功率增加了约0.56W（8.10W–7.54W），而输出功率按万用表读数计算基本不变（6.37Wvs.6.32W），从而导致效率降低了5%。

情况真的如此吗？

0.5W的功率跑哪里去了？

图3、输出采用陶瓷电容（22uFX2）时的电流、电压波形。

　　（Ch1=蓝色：

输出电压；Ch4=绿色：

输出电流；数学运算=红色：

Ch1*Ch4）

　　在图3中，用输出电压与输出电流相乘所得的瞬时功率曲线的平均值为6.86W，而不是用平均电压与平均电流计算得到的6.37W，二者相差0.49W，正好补上了输入端增加的0.56W。

新的效率应该是η=6.37/8.10=84.7%。

因此效率是没有下降的。

　　为什么在无电解电容（采用陶瓷电容）方案中，输出功率的计算会有如此的不同？

原因在于陶瓷电容的容值较小，导致输出电流的纹波巨大，电流的最低值甚至已经触底为零值了。

此时，输出电流的纹波已经大于其直流平均值了，也即是输出电流已经是一个交流电流了。

再采用平均电流来计算输出功率就不合适了。

　　正确的输出功率计

功率计

　　功率计是一种测试载频的发射功率和回波功率的专业仪器，数字式功率计还可以直接测试驻波比。

在波导系统中，因为存在不同的电磁模式，电压和电流失去唯一性。