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明緯開關(guān)電源
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基于明緯開關(guān)電源LED電源解決方案

發(fā)布時(shí)間:16-03-04 14:08  作者:admin

1. 如何選擇明緯LED電源供應(yīng)器?

  a. 依客戶系統(tǒng)需求與應(yīng)用方式?jīng)Q定適合的瓦數(shù),包含欲設(shè)計(jì)之功率安全余裕度,并考慮系統(tǒng)之驅(qū)動(dòng)方式設(shè)計(jì)。利用明緯電源供應(yīng)器「直接驅(qū)動(dòng)」LED燈具,選擇要點(diǎn)可參閱問題(2)與(3)。利用明緯電源供應(yīng)器,搭配恒定電流源之LED驅(qū)動(dòng)IC,以達(dá)到更精確的定電流驅(qū)動(dòng),選擇要點(diǎn)可參閱問題(2)與(3)。

  b. 確認(rèn)LED電源供應(yīng)器的工作環(huán)境,以選用合適之防水防塵(IP)等級(jí),或是合適的機(jī)型結(jié)構(gòu)(金屬殼、塑料殼、PCB式)。

  c. 是否需具備功率因子矯正(PFC)功能: 采用單級(jí)PFC架構(gòu)之機(jī)型僅可使用于LED負(fù)載,而采雙級(jí)PFC架構(gòu)者則可泛用于一般負(fù)載。

  d. 若系統(tǒng)設(shè)計(jì)采電源供應(yīng)器直接驅(qū)動(dòng)LED,是否需要可調(diào)整輸出電壓/電流之機(jī)型,或是具備調(diào)光功能(dimming)之機(jī)型。

  2. LED燈具系統(tǒng)配置應(yīng)用方式有那些?其優(yōu)缺點(diǎn)為何?


表 LED驅(qū)動(dòng)方式與電源選用

  3. 選擇LED電源供應(yīng)器注意事項(xiàng)?

  a. 燈具系統(tǒng)采直接驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì) 

  LED工作電壓范圍上下限串接總合都需要在LED電源供應(yīng)器輸出電壓范圍內(nèi),例如LED規(guī)格為3.4~3.6V,使用6串的串接電壓為20.4~21.6V,此時(shí)就要選擇輸出為24V(定電流區(qū)間18~24V)的機(jī)型。 

  具功因矯正功能機(jī)型,PF值如要求需大于0.9,負(fù)載需大于規(guī)格書PFC定義范圍,功率因子與輸出負(fù)載關(guān)系如圖(1)所示,會(huì)依機(jī)型定義不同,一般設(shè)計(jì)值為75% LOAD以上。 

  如果使用在輸入電壓不穩(wěn)定場(chǎng)所,如使用發(fā)電機(jī)設(shè)備或使用在重工業(yè)區(qū),請(qǐng)選擇表一中〝一般泛用型〞產(chǎn)品。

  b. 燈具系統(tǒng)采恒流IC設(shè)計(jì)

  驅(qū)動(dòng)IC的啟動(dòng)電壓設(shè)計(jì)需接近LED電源供應(yīng)器的輸出電壓。驅(qū)動(dòng)IC對(duì)于電壓穩(wěn)定度要求較高,建議采用表一中〝一般泛用型〞產(chǎn)品。 

  具功因矯正功能機(jī)型,負(fù)載需大于規(guī)格書PFC定義范圍,功率因子與輸出負(fù)載關(guān)系如圖(1)所示,會(huì)依機(jī)型定義不同,一般設(shè)計(jì)值為75% LOAD以上。 

  使用驅(qū)動(dòng)IC有可能會(huì)產(chǎn)生EMI搭配問題,燈具設(shè)計(jì)完成需再確認(rèn)EMI,如有EMI問題可參閱LED電源供應(yīng)器應(yīng)用問題(11)。


圖1 功率因子與輸出負(fù)載關(guān)系

  4. 請(qǐng)問在LED照明設(shè)計(jì)上,如LED燈條設(shè)計(jì)采12顆LED為一串(VF假設(shè)為3.5V),4串并聯(lián),每串電流為0.7A,直接接于電源輸出端且沒有串接定電流驅(qū)動(dòng)器時(shí),要如何選擇適用的電源?

  首先要先確認(rèn)LED電源需選擇可以工作于定電流模式之電源:

  每串LED工作電壓 = 3.5V X 12顆 = 42V

  LED燈具總需求電流 = 0.7A X 4串并聯(lián) = 2.8A

  LED電源需求瓦數(shù)=42V X 2.8A = 117.6W

  LED電源供應(yīng)器瓦數(shù)/電壓選擇應(yīng)為大于且最接近所需瓦數(shù)/電壓者先以150W/48V需求選擇LED電源供應(yīng)器,再確認(rèn)所選用電壓/瓦數(shù)的電源是否符合定電流區(qū)間與PF>0.9的定義要求。 (117.6W/150W = 78.4% > 75%),例如此題可選擇CLG-150A-48V 調(diào)整輸出電流為2.8A。

  注: 一般同一批LED的VF電壓可能為一區(qū)間(如3.4~3.6V),每顆LED均有差異,電源選用上需納入此差異之考慮

  5. 同上題,如燈具設(shè)計(jì)上擬采LED燈條串接定電流驅(qū)動(dòng)器之方式,要如何選擇適用的電源?

  首先要先確認(rèn)每串LED順向電壓總和,再加上恒流驅(qū)動(dòng)器的跨電壓約2V:

  每串LED工作電壓 = 3.5V X 12顆 = 42V

  驅(qū)動(dòng)電路電壓 = 42V + 2V = 44V LED

  電流 = 0.7A X 4串并聯(lián) = 2.8A

  驅(qū)動(dòng)電路瓦數(shù)=44V X 2.8A = 123.2W

  LED電源供應(yīng)器瓦數(shù)/電壓選擇應(yīng)為大于且最接近所需瓦數(shù)/電壓者先以150W/48V需求選擇LED電源供應(yīng)器,再確認(rèn)驅(qū)動(dòng)電路實(shí)際瓦數(shù)是否符合PF>0.9的定義要求(123.2W /150W = 82.13% >75%),例如此題可選擇CLG-150A-48機(jī)型并調(diào)整輸出電壓為44V或可直接使用。

  6. LED電源供應(yīng)器規(guī)格中所提到的CV、CC、CV+CC是什么?

  Constant Voltage (定電壓輸出)。一般電源供應(yīng)器會(huì)提供一穩(wěn)定電壓(constant voltage)給負(fù)載用,不論AC輸入電壓變化(90~264VAC)或負(fù)載輕重載變化,輸出電壓均能維持于誤差值以內(nèi)(單輸出機(jī)種多為1~2%)。如以LPV-60-48驅(qū)動(dòng)LED driver + LED燈條,LED電源供應(yīng)器之輸出電壓會(huì)穩(wěn)定在48V的輸出。(如圖2a)

  Constant Current (定電流輸出)。以提供穩(wěn)定電流(constant current)為目的,LED電源的輸出電壓會(huì)由負(fù)載端的LED順向電壓(Vf)總合決定。 例如使用Vf=3.5V @ 350mA 的LED串聯(lián)12顆,順向電壓(Vf)總合3.5*12=42,若再二串并聯(lián),If(順向電流) = 350mA*2 = 700mA。 此時(shí)若選用明緯定電流式LED電源供應(yīng)器LPC-35-700 (使用輸入電壓90~264VAC,輸出規(guī)格為48V/700mA) 直接驅(qū)動(dòng)LED負(fù)載,LED電源會(huì)工作在CC模式,輸出電壓則會(huì)降到42VDC,輸出電流則穩(wěn)定在700mA,如圖(2b)所示。

  明緯具定電流輸出功能之LED電源供應(yīng)器皆具有”C.V.+C.C.”之特性,也就是說(shuō)開機(jī)時(shí)為〝定電壓(C.V.)模式〞,適合搭配LED 驅(qū)動(dòng)IC 或串接限流電阻使用;而當(dāng)輸出電流超過(guò)額定值到達(dá)定電流區(qū)間后則工作于〝定電流(C.C.)模式〞,可用于直接驅(qū)動(dòng)LED之設(shè)計(jì)。此種C.V.+C.C.之特性可應(yīng)用于各式LED 配置方式中,使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)上更具彈性。

  7. 為何有時(shí)LED燈串設(shè)計(jì)上有LED驅(qū)動(dòng)IC時(shí)會(huì)造成LED電源無(wú)法順利開機(jī)?

  (電壓被LED箝 制而無(wú)法上升至額定電壓值),依據(jù)使用電路的不同,會(huì)有不同操作問題如下 :

  升壓(Boost)模式電流驅(qū)動(dòng)IC

  由于驅(qū)動(dòng)IC的啟動(dòng)電壓都遠(yuǎn)低于LED燈串的順向工作電壓,因此驅(qū)動(dòng)IC在低電壓時(shí)即開始啟動(dòng),往往IC啟動(dòng)電壓甚至遠(yuǎn)不足電源電壓的一半,此時(shí)若要達(dá)到額定功率輸出,驅(qū)動(dòng)電流至少要達(dá)到電源供應(yīng)器輸出額定電流的2倍以上,故會(huì)因電源供應(yīng)器無(wú)法提供如此大的電流而無(wú)法驅(qū)動(dòng)LED定電流模塊。

  降壓(Buck)模式電流驅(qū)動(dòng)IC

  選用電源輸出電壓遠(yuǎn)高于LED燈串的順向電壓時(shí)(例如電源輸出48V,而LED燈串僅24V時(shí)且兩者之間功率相當(dāng)時(shí)),當(dāng)電源啟動(dòng)到LED開始導(dǎo)通時(shí)LED電源供應(yīng)器立即進(jìn)入定電流操作模式,由于此時(shí)LED的消耗功率設(shè)定遠(yuǎn)大于此時(shí)電源定電流的驅(qū)動(dòng)能力,造成驅(qū)動(dòng)線路無(wú)法正常工作,而電源電壓則被箝制在LED燈串的順向電壓下。 因此建議在LED驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)將驅(qū)動(dòng)IC的啟動(dòng)電壓提升到接近電源輸出電壓或加入緩啟動(dòng)功能(如圖3),待電源輸出電壓建立好后再啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊。或者選擇電源時(shí)(使用在降壓式模塊)須選用電源輸出電壓接近LED燈串電壓,而且驅(qū)動(dòng)功率須留有余裕的電源供應(yīng)器(LED消耗功率/ 0.85)。


圖3 簡(jiǎn)易緩啟動(dòng)線路示意圖

  DIM PIN 為PWM調(diào)光控制PIN也有標(biāo)示為為EN (Enable),DIM(or Enable)保持0V時(shí)內(nèi)部SW為關(guān)斷; DIM之電壓達(dá)到1.5V(Typ)時(shí)則Turn ON。因此設(shè)定DRIVER的啟動(dòng)電壓Vstart,Vstart = (VDIM/RB) x (RA+RB),Vstart設(shè)定以高出 LED的工作電壓5~10%為原則。

  8. 為何使用明緯LED電源供應(yīng)器,LED有些微明暗變化或閃爍現(xiàn)象?

  明緯針對(duì)LED電源推出一系列產(chǎn)品,有些因?yàn)槌杀究紤]而選擇使用單級(jí)PFC線路架構(gòu),此架構(gòu)有以下使用限制:

  抗AC變化能力差

  此架構(gòu)沒有使用輸入大電容,如使用在輸入電源質(zhì)量不 穩(wěn)定之地區(qū),會(huì)導(dǎo)致輸出電壓與電流也不穩(wěn)定而造成LED有明暗變化現(xiàn)象,而若于輸入電源穩(wěn)定時(shí)則不會(huì)有此問題發(fā)生。

  輸出電壓漣波

  也因?yàn)檩斎霙]有使用大電容濾波,輸出漣波電壓會(huì)較一般雙級(jí)PFC架構(gòu)大,如圖(4)所示。有時(shí)會(huì)因漣波電壓的波谷過(guò)低,造成串聯(lián)恒流IC應(yīng)用時(shí)會(huì)因驅(qū)動(dòng)電壓不足而造成LED閃爍,此時(shí)可以將電源供應(yīng)器輸出電壓調(diào)高,使輸出電壓波谷高于所需要的驅(qū)動(dòng)電壓或選擇高一級(jí)電壓輸出的電源供應(yīng)器。

  諧波電流(Harmonic current)

  單級(jí)PFC電源供應(yīng)器應(yīng)用于定電壓(Constant voltage)條件時(shí)(泛指串聯(lián)恒流IC使用),其中諧波電流可能會(huì)變差。建議當(dāng)應(yīng)用場(chǎng)合屬輸入電源不穩(wěn)定的地區(qū)或是串聯(lián)恒流IC應(yīng)用時(shí),請(qǐng)選擇表(一)中”一般泛用型”之機(jī)型(非單級(jí)PFC線路架構(gòu))或請(qǐng)與明緯業(yè)務(wù)/工程人員聯(lián)系。


圖4 單級(jí)PFC架構(gòu)輸出電壓漣波示意圖

  9. LED電源供應(yīng)器是否可并接使用?

  明緯LED power supply并無(wú)并聯(lián)功能,不可做并聯(lián)使用,如有大瓦數(shù)需求,建議選擇足夠瓦數(shù)的電源供應(yīng)器或?qū)ED分割成幾個(gè)區(qū)塊各別供應(yīng)電源,LED布局上也要依圖(5)所示,將各別電源供應(yīng)器的輸出地回路分開。相反地,小瓦數(shù)的LED燈串則可并接后再由一較大額定的LED電源供應(yīng)器來(lái)驅(qū)動(dòng)(如圖5所示),但須考慮其均流性。


圖5 雙電源供應(yīng)大瓦數(shù)LED負(fù)載配置方式

  10. LED燈具應(yīng)用于照明,其諧波電流與THD(總諧波失真)要求為何?

  照明產(chǎn)品諧波要求還是依據(jù)EN61000-3-2,只是限制值會(huì)依據(jù)輸入功率而有所不同,輸入功率大于25W須符合Class C要求,小于25W只要符合Class D。目前EN61347并無(wú)針對(duì)總諧波失真/THD (Total Harmonic Distortion )之要求,但臺(tái)灣國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)CNS15233則要求THD需小于33%;美國(guó)Energy Star標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)固態(tài)照明(SSL)設(shè)備則以ANSI_C82-77-2002標(biāo)準(zhǔn)為主,一般產(chǎn)品要求THD需小于32%,部分特殊產(chǎn)品為20%,而明緯LED電源供應(yīng)器具雙極PFC機(jī)型之產(chǎn)品一般均小于20%,測(cè)試輸入輸出條件為277VAC/60Hz/80%load。

  11. 使用貴公司LED電源產(chǎn)品,是否會(huì)有EMI問題? 如何解決?


圖6 PCB型與U型產(chǎn)品EMI測(cè)試配置

  LED模塊具有LED driver IC:

  上述的EMC應(yīng)用對(duì)策建議,如果面臨到客戶采用LED driver IC做為CC恒流驅(qū)動(dòng)的條件下將可能使EMI的對(duì)策更形復(fù)雜,由于LED driver IC本身即為高頻切換(數(shù)百k~數(shù)Mhz)的線路結(jié)構(gòu), 因此本身的噪聲抑制更為重要,其PCB布局的配置需重視IC接地大小及輸入輸出的電容及電感配置,一般建議如圖(7) 所示,需于LED電源供應(yīng)器輸出線到LED driver PCB間加上 common choke及高頻X電容。


圖7 含LED driver IC系統(tǒng)之EMI對(duì)策方式

  獨(dú)立外置型(金屬/塑料外殼):

  EMI測(cè)試采用電源與LED負(fù)載分離測(cè)試并出具EMC報(bào)告(EN55015/EN55022),如具有FG接地機(jī)型遇有EMI問題,建議可先試著將電源本體及LED燈體皆與FG連接,可降低整體EMI噪聲干擾,另外由于輸入及輸出線長(zhǎng)依據(jù)客戶應(yīng)用可能長(zhǎng)達(dá)數(shù)米,其共模噪聲將非常大,建議于靠近LED燈體端加上共模夾扣鐵心可有效降低此噪聲,AC如線長(zhǎng)亦可采此方式對(duì)策(如圖8)。


圖8 Surge與EMI對(duì)策

  內(nèi)置PCB/U外殼型:

  如PLP/ULP系列,其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用與LED模塊同一金屬結(jié)構(gòu),因此EMI測(cè)試是如圖(6)所示,采用鐵板模擬金屬平面,但由于LED系統(tǒng)的差異,輸入輸出配線的影響還是很大,因此配線的處理亦會(huì)影響EMI的測(cè)試結(jié)果,建議絞線并于末端增加夾CORE抑制噪聲。

  12.明緯LED電源對(duì)于雷擊突波最高可耐受多少?

  明緯LED電源供應(yīng)器產(chǎn)品線中,雷擊突波耐受能力最高的為CEN/CLG與HBG, HLG, HLN, HLP, HVG, HSG系列產(chǎn)品,可達(dá)到重工業(yè)等級(jí)(4kV),如需更高的SURGE耐受需如圖(8)所示,再外接ZNR(470V)或Gas Tube(500V)對(duì)策,但需考慮整體安規(guī)要求。于多盞燈具應(yīng)用時(shí),為符合法規(guī)上需求可加裝雷擊電壓保護(hù)器(SPD: Surge Protection Device)。

  13.明緯LED電源供應(yīng)器的輸出電壓、電流是否可由使用者自行微調(diào)?

  欲修改輸出電壓電流的客戶可參考表一”明緯LED電源供應(yīng)器產(chǎn)品比較表”中V/I調(diào)整字段,依調(diào)整電壓、電流需求選擇LED電源供應(yīng)器,調(diào)整范圍請(qǐng)參閱產(chǎn)品規(guī)格書。明緯LED電源供應(yīng)器的輸出電壓、電流微調(diào)是經(jīng)由內(nèi)部可變電阻進(jìn)行調(diào)整,除PLN與ELN系列機(jī)型需如圖(9)拆上蓋,由SVR1/SVR2調(diào)整,其于都可直接如圖(10)由外殼上之Io ADJ、Vo ADJ孔位調(diào)整。另外調(diào)整電壓、電流后,需確認(rèn)總輸出功率不可大于輸出額定值,也要確認(rèn)調(diào)整后上蓋與防水塞都需組裝確實(shí)。

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