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發(fā)電機能把機械能、化學能等轉換成電能,干電池能把化學能轉換成電能。

電池本身并不帶電,它的兩極分別有正負電荷,由正負電荷產(chǎn)生電壓(電流是電荷在電壓的作用下定向移動而形成的),電荷是廣泛存在于導體中的導電的離子,要產(chǎn)生電流只需要加上電壓即可。

當電池兩極接上導體時為了產(chǎn)生電流而把電荷釋放出去,當電荷散盡時干電池等叫做電源;通過變壓器和整流器,把交流電變成直流電的裝置叫做整流電源。能提供信號的電子設備叫做信號源。

LED電源是恒流源,一般開關電源是恒壓源。

工作原理:LED對電源的供給有2個方面的要求,首先要求輸出電壓>LED的導通電壓,其次是要求工作電流穩(wěn)定,并且不能大于LED的額定電流。當LED的工作電流超過額定電流時,LED會很快出現(xiàn)衰老損壞。因此LED使用的電源必須具有恒流功能。

在設計LED用的開關電源,首先確定LED的電流,然后根據(jù)使用燈珠的串聯(lián)數(shù)量來確定電源電壓。設計時以電流作為主要工作參數(shù),電壓為輔助參數(shù)。其框圖如下圖所示:

電壓

LED電源一般的工作電壓為3.0~3.6V。有一些工作電壓更低,如2.0、2.5、2.7V 等;也有一些 是1.2V常用工作電壓為5V、12V、24V,還有少數(shù)15V 或28V 的特殊用途的電壓源。

電流

從幾毫安到幾安都有,但是由于大多數(shù)嵌入式電子產(chǎn)品的工作電流小于300mA,所以30~300mA 的電源在品種及數(shù)量上占較大的比例。

尺寸

發(fā)展的便攜式產(chǎn)品都采用貼片式器件,主要有SO封裝、SOT-23 封裝,μMAX 封裝及封裝尺寸最小的SC-70 及最新的SMD封裝等,使電源占的空間越來越小。

措施

新型電源有完善的保護措施,這包括:輸出過流限制、過熱保護、過壓保護、短路保護及電池極性接反保護。

耗電功能

新型電源的靜態(tài)電流都較小,一般為幾十μA 到幾百μA。

個別微功耗的線性穩(wěn)壓器,其靜態(tài)電流僅1.1μA。另外,不少電源IC 有關閉電源控制端功能(用電瓶來控制),在關閉電源狀態(tài)時IC 自身耗電在1μA 左右。

由于它可使一部分電路不工作,可大大節(jié)省電能。

例如,在無線通信設備上,在發(fā)送狀態(tài)時可關閉接收電路;在未接收到信號時可關閉顯示電路等。

輸出

不少便攜式電子 產(chǎn)品中有單片機,在電源因過熱或電池低電壓而使輸出電壓下降一定百分數(shù)時,電源有一個電源工作狀態(tài)信號輸給單片機,使單片機復位,利用這個信號也可以做成電源工作狀態(tài)指示(當電池低電壓時,有LED 顯示)。

電壓

一般的輸出電壓精度為±2~4%之間,有不少新型電源的精度可達±0.5~±1%;

并且輸出電壓溫度系數(shù)較小,一般為±0.3~±0.5mV/℃,而有一些可達到±0.1mV/℃的水平。

線性調整率一般為0.05%~0.1%/V,有的可達0.01%/V;負載調整率一般為0.3~0.5%/mA,有的可達0.01%/mA。

電源

升壓式DC/DC 變換器的效率高,但紋波及噪聲電壓較大,低壓差;線性穩(wěn)壓器效率低,'但噪聲最小,這兩者結合組成的雙輸出電源IC 可較好地解決效率及噪聲的問題。例如,數(shù)字電路部分采用升壓式DC/DC 變換器電源,而對噪聲敏感的電路采用LDO 電源,這種電源有MAX710/711,MAX1705/1706 等。

另一種例子是電荷泵+LDO 組成,輸出穩(wěn)壓的電荷泵電源IC,例如MAX868,它可輸出0~-2VIN 可調的穩(wěn)定電壓,并可提供30mA 電流;MAX1673穩(wěn)壓型電荷泵電源IC 輸出與VIN 相同的負壓,輸出電流可達120mA不等。

分類

1、按供電電壓分:高壓AC85-265、低壓1.5-36V

2、按供電方式分:恒壓源和恒流源之分.

3、按輸入輸出的隔離關系分:隔離電源和非隔離電源.

4、輸入電壓與輸出電壓的關系分:升壓型、降壓型、升降壓型.等等

LED不能像傳統(tǒng)光源那樣直接使用供電電源,需要驅動電路將供電電源變換為直流電流才能工作。LED驅動電路的類型、結構與供電電源的類型有關,通常分為直流供電、交流供電兩大類。

直流供電

指能直接提供直流電流的各種干電池、蓄電池和太陽能電池等,根據(jù)所提供的電源電壓又可分為以下幾種形式。

低電壓驅動低電壓驅動就是指用低于LED正向導通壓降的電壓驅動LED,如一節(jié)普通干電池或鎳鉻/鎳氫電池,其正常供電電壓為0.8~1.65V。低電壓驅動LED需要把電壓升高到足以使LED導通的電壓值。對于LED這樣的低功耗照明器件,這是一種常見的使用情況,如LED手電筒、LED應急燈、節(jié)能臺燈等。由于受單節(jié)電池容量的限制,一般不需要很大功率,但要求有最低的成本和比較高的變換效率。另外,考慮到有可能配合一節(jié)5號電池工作,還要有最小的體積,其最佳技術方案是電荷泵式升壓變換器。

過渡電壓驅動過渡電壓驅動是指給LED供電的電源電壓值在LED管壓降附近變動,這個電壓有時可能略高于LED管壓降,有時可能略低于LED管壓降。如一節(jié)鋰電池或者兩節(jié)串聯(lián)的鉛酸電池,滿電時電壓在4V以上,電快用完時電壓在3V以下。用這類電源供電的典型應用有LED礦燈等。過渡電壓驅動LED的電源變換電路既要解決升壓問題又要解決降壓問題,為了配合一節(jié)鋰電池工作,也需要有盡可能小的體積和盡量低的成本。一般情況下功率也不大,其最高性價比的電路結構是反極性電荷泵式變換器。

高電壓驅動高電壓驅動是指給LED供電的電壓值始終高于LED管壓降,如6V、12V、24V蓄電池,典型應用有太陽能草坪燈、太陽能庭院燈、機動車的燈光系統(tǒng)等。高電壓驅動LED要解決降壓問題,由于高電壓驅動一般是由普通蓄電池供電,會用到比較大的功率(如機動車照明和信號燈光),應該有盡量低的成本。變換器的最佳電路結構是串聯(lián)開關降壓電路。交流供電(市電驅動),這是一種對LED照明應用最有價值的供電方式,是半導體照明普及應用必須要解決好的問題,交流供電(市電驅動)應用于LED驅動,一般要經(jīng)過降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓(或穩(wěn)流)等環(huán)節(jié),使交流電源轉換為直流電源,然后通過適當?shù)尿寗与娐窞長ED提供合適的工作電流,還要有比較高的變換效率、有較小的體積和較低的成本。另外,還應該解決安全隔離問題�？紤]到對電網(wǎng)的影響,還要解決好電磁干擾和功率因數(shù)問題。對中小功率的LED,其最佳電路結構是隔離式單端反激變換器。對于大功率的應用,應該使用橋式變換電路

信息平面顯示有 led顯示屏、顯示板、動態(tài)廣告牌、模擬動畫、體育場館、車廂內的指示燈及內部閱讀燈、車外的剎車燈、尾燈、轉向燈、側燈、防爆燈具、礦業(yè)生產(chǎn)中的礦燈等。

只要做到調試前計算,調試時測量,調試后老化,相信誰都可以搞好LED。

1、LED電流大小

大家都知道LEDripple過大的話,LED壽命會受到影響,影響有多大,也沒見過哪個專家說過。

2、芯片發(fā)熱

這主要針對內置電源調制器的高壓驅動芯片。

假如芯片消耗的電流為2mA,300V的電壓加在芯片上面,芯片的功耗為0.6W,當然會引起芯片的發(fā)熱。驅動芯片的最大電流來自于驅動功率mos管的消耗,簡單的計算公式為I=cvf(考慮充電的電阻效益,實際I=2cvf,其中c為功率MOS管的cgs電容,v為功率管導通時的gate電壓,所以為了降低芯片的功耗,必須想辦法降低c、v和f。

如果c、v和f不能改變,那么請想辦法將芯片的功耗分到芯片外的器件,注意不要引入額外的功耗。再簡單一點,就是考慮更好的散熱吧。

3、功率管發(fā)熱

關于這個問題,也見到過有人在論壇發(fā)過貼。

功率管的功耗分成兩部分,開關損耗和導通損耗。

要注意,大多數(shù)場合特別是LED市電驅動應用,開關損害要遠大于導通損耗。

開關損耗與功率管的cgd和cgs以及芯片的驅動能力和工作頻率有關,所以要解決功率管的發(fā)熱可以從以下幾個方面解決:A、不能片面根據(jù)導通電阻大小來選擇MOS功率管,因為內阻越小,cgs和cgd電容越大。

如 1N60的cgs為250pF左右,2N60的cgs為350pF左右,5N60的cgs為1200pF左右,差別太大了,選擇功率管時,夠用就可以了。 B、剩下的就是頻率和芯片驅動能力了,這里只談頻率的影響。

頻率與導通損耗也成正比,所以功率管發(fā)熱時,首先要想想是不是頻率選擇的有點高。

想辦法降低頻率吧!不過要注意,當頻率降低時,為了得到相同的負載能力,峰值電流必然要變大或者電感也變大,這都有可能導致電感進入飽和區(qū)域。

4、工作頻率降頻

這個也是用戶在調試過程中比較常見的現(xiàn)象,降頻主要由兩個方面導致。輸入電壓和負載電壓的比例小、系統(tǒng)干擾大。

對于前者,注意不要將負載電壓設置的太高,雖然負載電壓高,效率會高點。

對于后者,可以嘗試以下幾個方面:

a、將最小電流設置的再小點;

b、布線干凈點,特別是sense這個關鍵路徑;

c、將電感選擇的小點或者選用閉合磁路的電感;

d、加RC低通濾波吧,這個影響有點不好,C的一致性不好,偏差有點大,不過對于照明來說應該夠了。

無論如何降頻沒有好處,只有壞處,所以一定要解決。

5、電感或者變壓器的選擇

相同的驅動電路,用a生產(chǎn)的電感沒有問題,用b生產(chǎn)的電感電流就變小了。

遇到這種情況,要看看電感電流波形。

有的工程師沒有注意到這個現(xiàn)象,直接調節(jié)sense電阻或者工作頻率達到需要的電流,這樣做可能會嚴重影響LED的使用壽命。

所以說,在設計前,合理的計算是必須的,如果理論計算的參數(shù)和調試參數(shù)差的有點遠,要考慮是否降頻和變壓器是否飽和。

變壓器飽和時,L會變小,導致傳輸delay引起的峰值電流增量急劇上升,那么LED的峰值電流也跟著增加。在平均電流不變的前提下,只能看著光衰了。

這是一下需要系統(tǒng)設計和考慮的綜合問題。

我們認為影響LED電源壽命的性能包括環(huán)境特征,部件和電力待征,綜合有以下方面:

1、實際應用環(huán)境的影響:高濕環(huán)境、高溫環(huán)境、多塵環(huán)境、強磁環(huán)境、震動環(huán)境

2、燈飾溫度環(huán)境的影響:燈飾內溫小于65度、燈飾外殼小于75度、電源溫度小于60度

3、供電電網(wǎng)的影響:不穩(wěn)定電網(wǎng)的電壓輸入會對LED電源的部件造成沖擊,從而影響LED驅動的使用壽命脈。

4、絕緣和安裝的影響:產(chǎn)品的正確安裝和良好的絕緣會增強LED電源的應用力。

5、電解電容的影響:電解電容器的封口部位會漏出氣化的電解液,這種現(xiàn)象會隨著溫度的升高而加速,一般認為溫度每上升10℃,泄漏速度會提高至2倍。

因此可以說電解電容器決定了電源裝置的壽命。

如果選用105度,壽命為10000小時的高溫電解電容,根據(jù)通行的電解電容壽命估算公式"每降低10度,壽命增加一倍",那么它為95度環(huán)境下工作壽命為20000小時,在85度環(huán)境下工作壽命為40000小時。

LED驅動電源的正常工作壽命要取決于電源所使用的電解電容的壽命,電解電容的壽命又取決于電容本身的壽命及工作溫度。

電容溫度65℃時的壽命只能保證約8萬小時;電容溫度75℃時的壽命只能保證約4萬小時;電容溫度85℃時的壽命只能保證約2萬小時;電容溫度95℃時的壽命只能保證約1萬小時;從以上的推算:電解電容溫度每上升10℃,壽命將會減半。

6、開關次數(shù)的影響:多數(shù)電源設有電容器輸入型的整流回路,在通入電源時,會產(chǎn)生浪涌電流,導致開關接點疲勞,引發(fā)接觸電阻增大及吸附等問題。理論上認為,在電源期望壽命期間,開關的通斷次數(shù)約有10000次。

7、沖擊電流保護電阻、熱敏功率電阻的影響:為抵搞電源通入時產(chǎn)生的沖擊電流,通常電源的設計將電阻與SCR等元件并聯(lián)起來使用。

電源通入時的電力峰值高達額定數(shù)值的數(shù)十倍至數(shù)百倍,結果導致電阻熱疲勞,引起斷路。處在相同情況下的熱敏功率電阻器也會產(chǎn)生熱疲勞現(xiàn)象。

隔離與非隔離

在一般的LED照明市場上,存在非隔離設計和隔離型驅動電源之分。

非隔離設計僅限于雙絕緣產(chǎn)品,例如燈泡的替代產(chǎn)品,其中LED和整個產(chǎn)品都集成并密封在非導電塑料中,因此,最終用戶并沒有任何觸電的危險。

二級產(chǎn)品都是隔離型的,價格相對比較昂貴,但在用戶可以接觸到LED和輸出接線的地方(通常在LED照明和路燈照明應用的情況下),這種產(chǎn)品必不可少。

帶隔離變壓器或者電氣隔離的LED驅動電源意味著LED可以直接用手接觸而不會觸電。

而無隔離變壓器的LED驅動電源雖仍可以借助防護外殼實現(xiàn)部分機械絕緣,但此時的LED在工作時并不能直接接觸。

絕緣型燈泡在今后將成為主流

物理設計決定著驅動器是隔離式還是非隔離式。

安全規(guī)則通常要求使用兩個獨立的隔離層。

設計師可以選擇兩種物理隔離層,即塑料散光罩和玻璃護罩,并使用非隔離式電源。如果物理隔離成本太高、存在機械困難或者吸收太多光,就必須在電源中解決電氣隔離問題。

隔離式電源通常要比同等功率水平的非隔離式電源大一些。照明燈設計師必須在他們所設計的每款產(chǎn)品中進行大量的成本及設計優(yōu)化工作。

由于適用于不同的應用,是采用隔離的絕緣變壓器還是采用隔離的防護燈罩外殼,設計者在不同的角度考慮永遠會有不同的見解。

通常,他們會從多方面去分析,例如成本與制造工藝、效率和體積、絕緣可靠性和安全規(guī)范的要求,等等。帶變壓器的驅動成本較高,但也相應讓led燈具變得更加實用,能夠滿足終端用戶偶然接觸LED的需要。當白熾燈玻璃外殼很容易被損壞時,一個E27型號的普通燈泡可被替換成為LED燈。

此外,在工業(yè)區(qū)或者是辦公設備應用中的燈具并不需要接觸到終端用戶,如路燈和商場照明,這時的LED燈也確實需要隔離變壓器。

作為一個讓最終用戶能安全使用的產(chǎn)品,一定會考慮絕緣與隔離的可靠性。

作為完整的產(chǎn)品,產(chǎn)品表面使用者能接觸到的部分一定要經(jīng)過隔離,不能讓人觸電。而從產(chǎn)品整個系統(tǒng)而言,隔離是不可避免的,區(qū)別只是設置隔離的位置不同。

有些設計者采用隔離的變壓器設計,因此他們可以簡化散熱和燈罩的設計。如果用非隔離的驅動設計,在燈殼等結構上就必須考慮可靠的絕緣要求。因此作為電源驅動,隔離與非隔離的方案一直都同時存在。

中國LED驅動電源制造商們可能面對的主要挑戰(zhàn)是找到低成本的AC/DC驅動器,從而滿足在低成本電源系統(tǒng)中實現(xiàn)更嚴格的功率因子和效率表現(xiàn)。

未來,在空間受限且存在散熱困難的系統(tǒng)(比如LED燈具)中使用高質量、高可靠性的電源,將不再免費。然而,在最終用戶使用過許多某款壽命在10,000小時左右的燈泡之前,要想證明其質量高是相當困難的事情。

基于變壓器的隔離型LED驅動電源將是主流

隔離和非隔離LED驅動電源方案各有優(yōu)缺點。

業(yè)內人士認為,ClassII將是主流,因為它簡化了LED散熱問題。ClassI或II系統(tǒng)依賴接地系統(tǒng),在大多數(shù)情況下,跟安裝地點很有關系。

ClassII較常見,它要求雙級或加強型隔離,也即需要變壓器磁性繞組、絕緣帶和物理隔絕。ClassI系統(tǒng)要求一個接地外殼和(或)機械障礙,而這時ClassII系統(tǒng)不需要的。

有好幾個趨勢正在推動LED照明市場的發(fā)展。首先是高亮度LED效率的不斷改善和非常高效率的高可靠性恒流LED驅動電源的不斷涌現(xiàn),其次是全球立法禁止白熾燈照明(由于其低效率)和CFL節(jié)能燈的逐步淡出(如果打破的話,它會流出對環(huán)境有害的水銀)。

這些因素綜合起來正使得LED照明成為一個長期的發(fā)展趨勢。

當然,低系統(tǒng)成本(包括LED、熱管理系統(tǒng)和LED驅動器)永遠是消費者廣泛采用LED通用照明的推動力。

事實上,在很多LED照明產(chǎn)品中,失效是一個常見現(xiàn)象,大多數(shù)是因為電源的失效,而不是LED的失效。在設計層面上,必須變成系統(tǒng)熱設計的專家。

LED提供高效率,但它們也比白熾燈或節(jié)能燈產(chǎn)生更多的傳導熱量。

由于許多LED照明應用封閉在一個很小的空間里,很難用通風的辦法來散熱。

如果沒有仔細的熱設計,LED和電源驅動電路很容易因為高溫而退化或永久失效。

半橋和全橋是開關電源常用的拓撲結構,"直通"對其有很大的威脅,直通是同一橋臂兩只晶體管在同一時間內同時導通的現(xiàn)象。

在換流期,開關電源易受干擾而造成直通,過大的直通電流會損壞用于逆變的電力電子器件。一旦出現(xiàn)直通現(xiàn)象,須盡快檢測到并立即關斷驅動,以避免開關器件的PN結積累過大的熱量而燒壞。

過流電路

當出現(xiàn)負載短路、過載或者控制電路失效等意外情況時,會引起流過開關管的電流過大,使管子功耗增大、發(fā)熱,若沒有過流保護裝置,大功率開關管就可能損壞; 調節(jié)電路失效還可能導致LED過流損壞。

過流保護一般通過取樣電阻或霍爾傳感器等來檢測、比較,從而實現(xiàn)保護,但它們都有體積大和成本高的缺點。

過沖電路

穩(wěn)流型開關電源在開機和關機時容易造成電流過沖,LED之類的負載對ms級的電流過沖都是不允許的,瞬間大電流的沖擊有可能損壞LED器件。

過壓電路

穩(wěn)流型電源若負載發(fā)生斷路,電流檢測電阻兩端的電壓下降到零,一旦給定值不為零,調節(jié)器會使得輸出電壓急劇飆升至最大值,這對負載連接接觸不良時是很危險的。

對LED、半導體制冷等負載來說,過壓發(fā)生時,首要任務是保護負載,其次是保護開關功率管。

為解決以上問題,有兩種保護方法同時使用,一是放置雙向TVS來實現(xiàn)對瞬間沖擊電壓的防護。

驅動電源的核心就是IC,IC的好壞直接影響整個電源。

大廠的驅動IC,都是尋找大型的封裝廠來封裝的;而小廠的驅動IC技術是直接抄大廠的驅動設計方案找小型的封裝廠來封裝,無法正常保障整批IC的一致性和穩(wěn)定性,從而導致驅動電源在使用一段時間后莫名其妙的失效。

所以LED電源上的IC,拒絕打磨,以便燈具廠家了解IC方案和核算驅動的成本,做到合理的價格采購電源產(chǎn)品。

2、變壓器

控制芯片可視為電源的大腦中樞,而決定功率、耐溫等是變壓器。

變壓器負責完成"交流電-磁能-直流電",能量超載就會飽和炸機。

組成變壓器的核心是磁芯和線包。

磁芯品質是變壓器的核心,但是如同瓷器一般,極難辨別。

簡易的外觀辨別為:外觀脆、密、亮,同時背面打磨氣孔者為上品。

線包是由銅線繞組而成,使用銅線的品質是影響變壓器的壽命的關鍵。

同樣長度的銅包鋁線材是純銅線的1/4價格,由于成本壓力導致的,往往變壓器生產(chǎn)廠家就會參雜著銅包鋁的線包的變壓器在里面。

從而導致變壓器溫度升高的時候燒毀失效,導致電源和整燈失效。所以很多的燈具,特別的內置電源的燈具,往往會出貨6個月左右出現(xiàn)炸機現(xiàn)象。

而怎么辨別這個銅線是純銅線還是銅包鋁呢?使用打火機點燃一下,快速燒斷即為銅包鋁。

也還可以測量線圈阻值來辨識。

3、電解電容和貼片陶瓷電容

其實輸出電容的壽命對電源的壽命影響很大。

輸出端有高達每秒6萬次的開關頻率,導致電容的寄生電阻發(fā)熱加大,產(chǎn)生類似水垢的物質,最后電解液升溫、爆漿。

推薦輸出電解電容:采用LED專用電解,一般型號以L開頭。

陶瓷電容:材質分為X7R,X5R和Y5V,而Y5V的實際容值僅能達到實際的1/10,標稱容值僅指工作在0伏時。所以這個微小的貼片電阻,選項不良也會導致成本的價格差和極大縮短電源的壽命。

4、電源產(chǎn)品的電路設計和焊接工藝

設計優(yōu)劣的判別:拋開專業(yè)的角度,可以通過一些直觀的辦法來分辨,如元件布局整齊、大方、有序、焊點亮凈挺拔。

焊接工藝:手工焊接與波峰焊工藝,眾所周知,機械化生產(chǎn)的波峰焊工藝品質肯定是好于手工焊接。辨別辦法:背面是否有紅膠。(錫膏工藝+焊接治具也可實現(xiàn)波峰焊,但是治具成本高)。

貼片的焊點檢測儀器:AOI。

該設備可以檢測出貼片過程中的虛焊、假焊、漏焊現(xiàn)象。

燈具在使用一段時間出現(xiàn)閃燈現(xiàn)象,基本上都是由于電源或者燈珠虛焊導致的。

而這個產(chǎn)品的虛焊檢測,是極難通過老化檢測的出來的,所以就必須依靠AOI來檢測電源的貼片品質了。

5、電源產(chǎn)品的批量檢測老化架和高溫老化房

物料和生產(chǎn)工藝控制的再好的電源產(chǎn)品,還是需要檢測老化的。

因為電子元器件和變壓器的來料檢測是很難管控的。

只有通過整個批次的電源的老化和高溫房的高溫抽檢,來檢測這個批次電源的品質穩(wěn)定性和物料是否有安全隱患。

大批量高溫抽檢的作用:電源的失效是在千分之1至百分之1之間,只有數(shù)千只的高溫老化才會發(fā)現(xiàn)這類失效。

高溫房可模擬電源工作的惡劣環(huán)境,在加嚴條件下的抽檢,可發(fā)現(xiàn)批量性問題,如設計不合理、原材料不良、推演燈具內的失效、高壓開關沖擊等。

常溫長時間老化:篩選出虛焊、漏焊、碰撞等隨機失效,濾除元件的早期失效,有效降低成品失效率(百分之一降至千分之一)。

LED照明燈具有巨大節(jié)能作用,將會取代傳統(tǒng)光源,從而引發(fā)人類照明史上的第四次革命,極大地改善人類的生存環(huán)境,緩解全球日益嚴峻的能源危機,在LED大放異彩的同時,LED驅動電源則是LED產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的保障,LED電源的品質直接制約了LED產(chǎn)品應用的可靠性,因此,在LED產(chǎn)業(yè)鏈逐步完善的今日,LED驅動電源的發(fā)展和成熟也至關重要。

由于LED是特性敏感的半導體器件,又具有負溫度特性,因而在應用過程中需要對其進行穩(wěn)定工作狀態(tài)和保護,從而產(chǎn)生了驅動的概念。LED器件對驅動電源的要求近乎于苛刻,LED不像普通的白熾燈泡,可以直接連接220V的交流市電。LED是2~3伏的低電壓驅動,必須要設計復雜的變換電路,不同用途的LED燈,要配備不同的電源適配器。國際市場上國外客戶對LED驅動電源的效率轉換、有效功率、恒流精度、電源壽命、電磁兼容的要求都非常高,設計一款好的電源必須要綜合考慮這些因數(shù),因為電源在整個燈具中的作用就好比像人的心臟一樣重要。2009年,雖然金融危機對世界經(jīng)濟的影響很大,但是歐美等國際市場對大功率LED電源的需求量還是很大,相應的高端LED產(chǎn)品的出口量受金融危機影響較小。2008年中國LED應用產(chǎn)品產(chǎn)值已超過450億元RMB,LED示范應用路燈、LED全彩顯示屏顯示器件、太陽能LED、景觀照明、消費類電子背光、信號、指示等應用仍然是主要應用領域。但是在市場一片繁榮的背景下,LED產(chǎn)品質量良莠不齊,對驅動電源的要求混亂,市場上LED產(chǎn)品如火如荼的發(fā)展態(tài)勢下,就LED驅動電源企業(yè)而言,目前面臨幾個挑戰(zhàn)。首先是驅動電路整體壽命,尤其是關鍵器件如電容在高溫下的壽命直接影響到電源的壽命。其次是LED驅動器應挑戰(zhàn)更高的轉換效率,尤其是在驅動大功率LED時更是如此,因為所有未作為光輸出的功率都作為熱量耗散,電源轉換效率的過低,影響了LED節(jié)能效果的發(fā)揮。第三,以大調光比高效率地對LED調光,同時能夠保證在高和低亮度時顏色特性恒定。同時要降低成本,目前在功率較小(1~5W)的應用場合,恒流驅動電源成本所占的比重已經(jīng)接近1/3,已經(jīng)接近了光源的成本,一定程度上影響了市場推廣。

發(fā)展的趨勢

中國LED產(chǎn)業(yè)起步于20世紀70年代。

經(jīng)過30多年的發(fā)展,中國LED產(chǎn)業(yè)已初步形成了包括LED外延片的生產(chǎn)、LED芯片的制備、LED芯片的封裝,LED電源以及LED產(chǎn)品應用在內的較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈。

在"國家半導體照明工程"的推動下,形成了上海、大連、南昌、廈門、深圳、揚州和石家莊七個國家半導體照明工程產(chǎn)業(yè)化基地。

長三角、珠三角、閩三角以及北方地區(qū)則成為中國LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的聚集地。

中國半導體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展向好,外延芯片企業(yè)的發(fā)展尤其迅速、封裝企業(yè)規(guī)模繼續(xù)保持較快增長、照明應用取得較大進展。

2007年中國LED應用產(chǎn)品產(chǎn)值已超過300億元,已成為LED全彩顯示屏、太陽能LED、景觀照明等應用產(chǎn)品世界最大的生產(chǎn)和出口國,新興的半導體照明產(chǎn)業(yè)正在形成。

國內在照明領域已經(jīng)形成一定特色,其中戶外照明發(fā)展最快,已有上百家LED路燈企業(yè)并建設了幾十條示范道路,但國內在大尺寸LCD背光和汽車前照燈方面仍顯落后。

2008年北京奧運會對LED照明的集中展示讓人們對LED有了全新的認識,有力推動了中國半導體照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

當前中國半導體產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)大而不強,核心競爭力仍有待于進一步提升。

對國內企業(yè)而言,壯大規(guī)模、提高產(chǎn)品質量與技術水平是首要任務,或逐步通過研發(fā)突破核心專利。

LED由于環(huán)保、壽命長、光電效率高等眾多優(yōu)點,近年來在各行業(yè)應用得以快速發(fā)展,LED的驅動電源成了關注熱點,理論上,LED的使用壽命在10萬小時以上,但在實際應用過程中,由于驅動電源的設計及驅動方式選擇不當,使LED極易損壞。

當前很多廠家生產(chǎn)的LED燈類產(chǎn)品(比如護欄、燈杯、投射燈),采用阻、容降壓,然后加上一個穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓,向LED供電,這樣驅動LED的方式存在極大缺陷,首先是效率低,在降壓電阻上消耗大量電能,甚至有可能超過LED所消耗的電能,且無法提供大電流驅動,因為電流越大,消耗在降壓電阻上的電能就越大,所以很多產(chǎn)品的LED不敢采用并聯(lián)方式,均采用串聯(lián)方式降低電流。其次是穩(wěn)定電壓的能力極差,無法保證通過LED電流不超過其正常工作要求,設計產(chǎn)品時都會采用降低LED兩端電壓來供電驅動,這樣是以降低LED亮度為代價的。采用阻、容降壓方式驅動LED,LED的亮度不能穩(wěn)定,當供電電源電壓低時,LED的亮度變暗,供電電源電壓高時,LED的亮度變亮些。

未來的方式是,先恒壓,再線性恒流整合方式。電壓保證在一定范圍內適應負載需要,按LED有不同的Vf值3~3.6V之間,可按LED實際數(shù)量乘于3V計算出最低值,再按3.6V電壓乘于數(shù)量計算出最大可能電壓值,最終確定電源部分需要調整的電壓范圍。再線性恒流源后端恒流,可以多路恒流源并聯(lián)使用,也可以單路多個恒流源增加電流使用。前端電壓源部分采樣檢測恒流源壓差,調整合適負載需求電壓,從而達到高效、靈活的驅動線路需求。恒流源需要低壓差線性恒流器件,線性恒流源有著很好的電流誤差,也會有很好的灰度表現(xiàn)。在小電流時可以有1~3V的壓差,在大電流方面必須要200~300mV低壓差,才會有較高的效率,那樣線性恒流源需要另外供電。其實每種驅動方式均有優(yōu)、缺點,根據(jù)LED產(chǎn)品的要求、應用場合,合理選用LED驅動方式,精確設計驅動電源成為關鍵。

是由Intel、Microsoft等聯(lián)合推出的一種電源管理規(guī)范,它將電源管理集成到硬件、操作系統(tǒng)和應用程序中,實現(xiàn)了由操作系統(tǒng)對電源的全面管理。

具備ACPI功能的電腦在不使用時處于功耗極低的掛起狀態(tài),modem等接收到信號時可自動開機,并可以實現(xiàn)軟件關機,適應了日益增長的網(wǎng)絡應用要求。

電源效率

電源效率和電源設計線路有密切的關系,高效率的電源可以提高電能的使用效率,在一定程度上可以降低電源的自身功耗和發(fā)熱量。

擊穿電壓(Uaw,Ua)

擊穿前能連續(xù)加在保護器指定端的最高瞬間時電壓值.過壓保護在下列情況下被擊穿: a)如果流過電阻元件的電流峰值超過1mA; b)如果過壓引起流過保護器的電流峰值超過1mA.

安全認證

CCEE安全認證標志又稱長城標志,為電工產(chǎn)品專用認證標志。(CCEE)是國家技術監(jiān)督局授權,代表中國參加國際電工委員會電工產(chǎn)品安全認證組織(IECEE)的唯一合法機構,代表國家組織對電工產(chǎn)品實施安全認證(長城標志認證)。

安全認證

中國國家監(jiān)督檢驗檢疫總局和國家認證認可監(jiān)督管理委員會于2001年12月3日一起對外發(fā)布了《強制性產(chǎn)品認證管理規(guī)定》,對列入目錄的19類132種產(chǎn)品實行"統(tǒng)一目錄、統(tǒng)一標準與評定程序、統(tǒng)一標志和統(tǒng)一收費"的強制性認證管理。

將原來的 "CCIB "認證和"CCEE認證"統(tǒng)一為"中國強制認證"(英文名稱為China ComPUlsory Certification ) ,其英文縮寫為"CCC",故又簡稱"3C"認證。

端口吞吐量

端口吞吐量是指端口包轉發(fā)能力,通常使用pPS:包每秒來衡量,它是路由器在某端口上的包轉發(fā)能力。通常采用兩個相同速率接口測試。

但是測試接口可能與接口位置及關系相關。例如同一插卡上端口間測試的吞吐量可能與不同插卡上端口間吞吐量值不同。

擊穿時間

主要反映保護元件的特性.保護等級愈高,擊穿時間愈長.擊穿時間可在一定范圍內變化,依賴于du/dt或di/dt的斜率.

短路保護

當被保護線路趨于短路,而產(chǎn)生大于5倍額定電流時,保護器切斷該線路。

開機延時

這是一種新的概念,電源在接通之初到提供穩(wěn)定的輸出必然需要一定的時間的穩(wěn)定周期,在這個周期中電壓的穩(wěn)定度很難保證,所以電源設計者讓電源延時100ms-500ms,等電源穩(wěn)定后再向電腦提供高質量的電源。

DoubleBuffering

Double Buffering(雙重緩沖區(qū)處理),絕大多數(shù)可支持OpenGl的3D加速卡都會提供兩組圖形畫面信息。這兩組圖形畫面信息通常被看著"前臺緩存"和"后臺緩存"。

顯示卡用"前臺緩存"存放正在顯示的這格畫面,而同時下一格畫面已經(jīng)在"后臺緩存"待命。然后顯示卡會將兩個緩存互換,"后臺緩存"的畫面會顯示出來,且同時再于"前臺緩存"中畫好下一格待命,如此形成一種互補的工作方式不斷地進行,以很快的速度對畫面的改變做出反應。

斷電保護功能

所謂斷電保護功能,即切換設備在正常工作時可存儲最后的通道切換命令,當因突發(fā)情況發(fā)生斷電后,設備仍將保存此命令,待接電后設備自動恢復為原有的切換狀態(tài)。

浪涌保護器

浪涌保護器主要由壓敏電阻(變阻,限壓二極管) 和放電隙(放電通道)組成,用來保護其他電子設備和系統(tǒng),以及提供等電位連接。

EMI

EMI(Electron-Magnetic Interference)-電磁干擾,任何產(chǎn)生電磁場的電子設備都會或多或少地產(chǎn)生噪聲場,干擾其附近的電子設備,這種現(xiàn)象就叫做電磁干擾。

斷路器

根據(jù)IEC標準,電涌保護器必須帶有斷開裝置(斷路器),當電涌保護器因任何形式的事故而導致壽命終止時,該斷開裝置能安全地斷開電路。

臨界頻率(Fg)

在此頻率下,在特定的測試條件下,插入損耗為1dB

IEEE

是美國制定電氣標準的專業(yè)性組織,全稱是Institute of Electricaland Electromics Engineers,它制定的IEEE802標準對局域網(wǎng)的發(fā)展做出了巨大貢獻。

額定電流

能由過壓保護器傳導的額定工作電流。

漏電保護

當被保護線路的相線直接或通過非預期負載對大地接通,而產(chǎn)生近似正弦波形并且其有效值是緩慢變化的剩余電流,當該電流大于一定數(shù)值時,保護器切斷該線路。

安規(guī)認證

優(yōu)質的電源具有FCC、美國UR和中國長城等認證標志,這些認證是認證機構根據(jù)行業(yè)內技術規(guī)范對電源制定的專業(yè)標準,包括生產(chǎn)流程、電磁干擾、安全保護等,凡是符合一定的指標的產(chǎn)品在申報認證后才能在包裝和產(chǎn)品表面使用認證標記,應該說具有一定的權威性。

邏輯器件測試速度

邏輯器件測試速度是指測試儀每秒可向被測器件輸入端施加多少個測試向量(Test Vector),即TV/S,這是衡量測試儀性能的重要指標,速度越快越好,表明測試儀的檔次越高,HN2000/MX最高可達610KTV/S(國外測試儀Pinpoint達10MTV/S,QT200達500KTV/S。)。

該指標應準確、穩(wěn)定,不隨微機的檔次而變。該指標的主要作用是解決同一型號但不同類型邏輯器件采用同一測試速度有時不能測試成功的問題。

保護電平

保護電平是指當給電涌保護器加一個幅值為額定放電電流的電沖擊后,在保護器出口出現(xiàn)的最大電壓。這個電壓將直接加在被保護的設備上。

因此,為了達到有效的保護,電涌保護器的保護電平應低于被保護設備能承受的最大電壓。

脈沖電流寬度

依據(jù)標準DIN VDE 0675 part1的過壓保護設備的測試電流,被測設備必須能承受20次這樣的電流.

變送器

將物理測量信號或普通電信號轉換為標準電信號輸出或能夠以通訊協(xié)議方式輸出的設備。一般分為:溫度/濕度變送器,壓力變送器,差壓變送器,液位變送器,電流變送器,電量變送器,流量變送器,重量變送器等。

額定電壓(Un)

用來標定器件,可長久地加在過壓保護器兩端的電壓。

欠過壓保護

當被保護線路的電源電壓低于或高于一定數(shù)值時,保護器切斷該線路;當電源電壓恢復到正常范圍時,保護器自動接通

不同步轉換器

不同步轉換器(ASYCHRONOUS)是不能夠介於兩個電源供應器與負載之間的一種轉換器。

額定放電電流(Isn)

避雷器在特性參數(shù)測驗時, 所通過的8/20波形(參看DIN VDE 0432/10.78 part3)涌流的峰值避雷器,必須能在 Uc下, 承受20次額定放電電流,而隨后的額定各參數(shù)值變化不超過10或20(視避雷器型號而定).

群集技術

就像冗余部件可以使你免于硬件故障一樣,群集技術則可以使你免于整個系統(tǒng)的癱瘓以及操作系統(tǒng)和應用層次的故障。

一臺服務器集群包含多臺擁有共享數(shù)據(jù)存儲空間的服務器,各服務器之間通過內部局域網(wǎng)進行互相連接;當其中一臺服務器發(fā)生故障時,它所運行的應用程序將與之相連的服務器自動接管;在大多數(shù)情況下,集群中所有的計算機都擁有一個共同的名稱,集群系統(tǒng)內任意一臺服務器都可被所有的網(wǎng)絡用戶所使用。

一般而言,群集和高可用性結合的服務器可將運行提升至99.99。群集技術不僅僅能夠提供更長的運行時間,它在盡可能地減少與既定停機有關的停機時間方面同樣有著重要意義。

例如,如果使用群集,你可以在關閉一臺服務器的同時,不用與用戶斷開即可進行應用,硬件,操作系統(tǒng)的流動升級。集群系統(tǒng)通過功能整合和故障過渡技術實現(xiàn)系統(tǒng)的高可用性和高可靠性,集群技術還能夠提供相對低廉的總體擁有成本和強大靈活的系統(tǒng)擴充能力。

殘余電壓(Ur)

當流過放電電流時保護器指定端的峰值電壓.

風扇軸承

市場上的風扇,其軸承一共有三類:含油軸承、單滾珠軸承(也就是含油加滾珠)、雙滾珠軸承。

滾珠軸承的優(yōu)點在于它的使用壽命長,同時自身發(fā)熱量小,噪音小,比較穩(wěn)定。而含油軸承在長時間使用以后,其中的油脂揮發(fā),軸承磨損,后期噪音會很大,壽命也短。

分辨是含油軸承還是滾珠軸承,最簡易的辦法就是用手撥動扇葉,用同樣的力量,滾珠軸承的轉動要更容易一些,轉動的時間也長,而且在停下來的時候會稍稍往反方向轉一下;而含油軸承的則明顯不一樣。

失真

失真分為波形失真,電壓失真、電流失真…等,不論是何種失真,皆以百分比來計算,其失真的大小與諧波、電壓、電流以及功率因子有關系。

電磁傳導干擾

從電磁安全的角度上講,電腦要符合電磁干擾標準。

電磁對電網(wǎng)的干擾會對電子設備有不良影響,也會對人體健康帶來危害。國際標準化組織和世界上絕大多數(shù)國家對電磁干擾和射頻干擾制定了若干標準,標準要求電子設備的生產(chǎn)廠商對其產(chǎn)品的輻射和傳導干擾降低到可接受程度,最著名的是"FCCB",它是美國對住宅環(huán)境所制定的電磁干擾標準。

服務器電源

服務器電源有兩種,一種是冗余服務器電源,一種是大功率電源。

冗余服務器電源由兩個PC電源組合而成,兩個電源之間通過一些特殊的電路進行連接,在一個電源工作時,另一個電源處于備用狀態(tài),當工作的電源突然出現(xiàn)故障時,另一個備用電源能在很短的時間內接替故障電源進行工作,以防止服務器出現(xiàn)"宕機"現(xiàn)象。

冗余服務器電源一般用在銀行、電信等不可"宕機"的部門,普通消費者往往并不適合采用。

輸出阻抗

阻抗是電路或設備對交流電流的阻力,輸出阻抗是在出口處測得的阻抗。

與模擬輸出串聯(lián)表示的等價阻抗。阻抗越小,驅動更大負載的能力就越高。

電擊保護

當被保護線路的相線直接或通過非預期負載對大地接通,而產(chǎn)生非正弦波形并且其有效值是瞬時變化的剩余電流,當該電流大于一定數(shù)值時,保護器切斷該線路。

高電流脈沖(Ish)

依據(jù)標準DIN VDE 0675 part1的過壓保護設備的4/10波形的測試電流, 被測設備必須能承受2次這樣的電流.

如果UPS 要24小時工作,在如此大的變化范圍里,UPS能否工作至關重要。如不能工作,只有轉電池,這樣一則電池并沒有用于真正的斷電,二則頻繁轉電池會影響電池的壽命。

如果該UPS的轉電池裝置為繼電器,則對繼電器的損壞特別嚴重,大大增加了UPS的故障率。

電壓保護等級(Up)

標準雷電脈沖擊穿電壓的峰值,在額定放電電流Isn下, 受保護端的殘余電壓,對于電源系統(tǒng)避雷器而言, 根據(jù)過壓分類(1,2,3,4),保護水平?jīng)Q定其安裝位置;對于信息系統(tǒng)保護器而言, 保護水平必須與欲保護系統(tǒng)和設備的兼容性相匹配.

工作電壓

工作電壓指的也就是CPU正常工作所需的電壓。隨著CPU的制造工藝與主頻的提高,CPU的工作電壓有逐步下降的趨勢。低電壓能解決耗電過大和發(fā)熱過高的問題,這對于筆記本電腦尤其重要。

輸入阻抗

阻抗是電路或設備對交流電流的阻力,輸入阻抗是在入口處測得的阻抗,一個輸入放在一個驅動它的信號源的負載數(shù)量。

高輸入阻抗能夠減小電路連接時信號的變化,因而也是最理想的。在給定電壓下最小的阻抗就是最小輸入阻抗。作為輸入電流的替代或補充,它確定輸入功率要求。

電壓等級(Uc)

能加在指定端不引起特性的變化和擊活保護元件的最大電壓。

功率因子

這個數(shù)值通常介于0與1之間,而且其數(shù)值絕對不能大于1,它是W(實功率)與VA(虛功率)值之間的比數(shù),而比數(shù)的高與低,比數(shù)越高則電器本身的效能越好,反之比數(shù)越低,則表示電器本身所消耗的能源越大,也就越耗電。

瞬間反應能力

當輸入電壓在瞬間發(fā)生較大的變化(在允許范圍之內),輸出的穩(wěn)定電壓值恢復正常所用的時間,也是電源對異常情況的反應能力。

電源風扇

電源風扇是電源的一個重要組成部份,負責將電源內的熱空氣抽出。打開電源內部可以看到有兩塊較大的散熱片,散熱片上的大功率管的性能和極限參數(shù)直接影響到電源的安全承載功率和產(chǎn)品成本。

此外,電源的后部兩個插座分別用來連接外界電源和為顯示器提供插座,一般雄性插座為電源插座。在兩個插座間有個電壓設定開關用于切換110V與220V兩種電壓制式,在國內普遍采用220V電壓制式,如果錯誤的設定在110V檔上會對電源造成傷害。

過流保護

當被保護線路負載增大,而產(chǎn)生大于1.4倍額定電流時,保護器延時后切斷該線路。

系統(tǒng)認證

作為專業(yè)用戶的整體解決方案,工作站需要進行整機系統(tǒng)認證,確保系統(tǒng)可以處理由雙CPU,多個高速轉動的磁盤及圖卡產(chǎn)生的熱量,確保電源可滿足開機和高速轉動的磁盤及圖形卡的穩(wěn)定電壓的要求,保證產(chǎn)品在最苛刻的環(huán)境下也能夠穩(wěn)定運行。

電源功率

電源功率越小,機器所產(chǎn)生的熱量就小,這樣機器連續(xù)投影時間就長。

為了使用安全,投影機里一般裝有過熱保護裝置。

過壓保護

ATX電源較傳統(tǒng)AT電源多了3.3V電壓組,有的主板沒有穩(wěn)壓組件直接用3.3V為主板部分設備供電,即便是具有穩(wěn)壓裝置的線路,對輸入電壓也有上限,一旦電壓升高對被供電設備可能會造成嚴重不可逆的物理損傷。所以電源的過壓保護十分重要,防患于未然。

噪音和濾波

這項指標需要通過專業(yè)儀器才能直觀量化判斷,主要是220V交流電經(jīng)過開關電源的濾波和穩(wěn)壓變換成各種低電壓的直流電,噪音標志輸出直流電的平滑程度,濾波品質的高低直接關系到輸出直流電中交流分量的高低,也被稱為波紋系數(shù),這個系數(shù)越小越好。

同時濾波電容的容量和品質也關系到電流有較大變動時電壓的穩(wěn)定程度。

電源管理

指如何將電源有效分配給系統(tǒng)的不同組件。電源管理對于依賴電池電源的移動式設備至關重要。通過降低組件閑置時的能耗,優(yōu)秀的電源管理系統(tǒng)能夠將電池壽命延長兩倍或三倍。

阻抗

阻抗(Impedance):注意與電阻含義的區(qū)別,在直流電(DC)的世界中,物體對電流阻礙的作用叫做電阻,但是在交流電(AC)的領域中則除了電阻會阻礙電流以外,電容及電感也會阻礙電流的流動,這種作用就稱之為電抗,而我們日常所說的阻抗是電阻與電抗在向量上的和。

電源消耗管理

IEEE802.11還定義了MAC層的信令方式,通過電源管理軟件的控制,使得移動用戶能具有最長的電池壽命。電源管理會在無數(shù)據(jù)傳輸時使網(wǎng)絡處于休眠(低電源或斷電)狀態(tài),這樣就可能會丟失數(shù)據(jù)包。

為解決這一問題,IEEE802.11規(guī)定了AP應具有緩沖區(qū)去儲存信息,處于休眠的移動用戶會定期醒來恢復該信息。

回波損耗

在高頻場合,反映行波在保護設備的過渡點處被反射的比例。

在這一參數(shù)下可直接衡量, 保護器件與系統(tǒng)的涌波阻抗的匹配程度。

對于數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),為防止位錯誤,系統(tǒng)的回波損耗必須大于20dB。

作用

不刺眼睛,省電且節(jié)能環(huán)保,光線柔和護眼。