LED燈珠作為一個半導(dǎo)體器件,其壽命長達(dá)50,000小時以上。而led照明驅(qū)動方案中普遍用到電解電容(ELectrolyticCapacitor),其壽命則僅為5,000~10,000小時,固然一些知名品牌的電容可以得到更長的壽命時間,如國巨電容。這樣電解電容的短壽命與LED燈珠的長命命之間有一個龐大的差距,減弱了LED的優(yōu)勢。
因而無電解電容LED驅(qū)動辦理方案就有很大的吸引力。圖1為基于MT7920的無電解電容LED驅(qū)動辦理方案。
圖1 基于MT7920的斷絕LED驅(qū)動方案
該方案中,在全橋堆之后,用容值較小的CBB高壓陶瓷電容或薄膜電容代替了高壓電解電容,去掉了電解電容,同時也提高了功率因子(PFC)。而輸出電容C8和C9可以用陶瓷電容替代電解電容。從而實(shí)現(xiàn)了完全無電解電容。
當(dāng)輸出電容C8、C9回收470uF電解電容,驅(qū)動6顆LED時,丈量功效如下:
輸入電壓Vin=220VAC,輸入功率Pin=7.54W
輸出電壓Vo=19.33V(萬用表讀數(shù))
輸出電流Io=327mA(萬用表讀數(shù))
輸出功率Po=Vo*Io=6.32W
效率η=6.32/7.54=83.8%
回收電解電容時的輸出電壓,電流的波形如圖2所示。從波形圖上可以看出,輸出電壓、電流均存在必然的紋波。這在單級PFC恒流驅(qū)動方案中不行制止的,加大輸出電容C8、C9, ST電容,可以進(jìn)一步減小輸出紋波。同時我們留意到示波器上電流、電壓的平均值與萬用表的讀數(shù)基內(nèi)情同。也等于萬用表所丈量到的直流電壓、電流值為平均值。
圖2 輸出回收電解電容(470uFX2)時的電流、電壓波形
(Ch1=藍(lán)色:輸出電壓;Ch4=綠色:輸出電流;數(shù)學(xué)運(yùn)算=赤色:Ch1*Ch4)
進(jìn)一步,在示波器上,用輸出電壓與輸出電流相乘所得的瞬時功率曲線的平均值6.34W也根基與用平均電壓與平均電流相乘所計(jì)較的功率溝通。
當(dāng)輸出電容C8、C9回收22uF陶瓷電容,驅(qū)動6顆LED時,丈量功效如下:
輸入電壓Vin=220VAC,輸入功率Pin=8.10W
輸出電壓Vo=19.07V(萬用表讀數(shù))
輸出電流Io=334mA(萬用表讀數(shù))
輸出功率Po=Vo*Io=6.37W
效率η=6.37/8.10=78.6%
回收陶瓷電容時輸出電壓、電流的波形如圖3所示。
圖3 輸出回收陶瓷電容(22uFX2)時的電流、電壓波形
(Ch1=藍(lán)色:輸出電壓;Ch4=綠色:輸出電流;數(shù)學(xué)運(yùn)算=赤色:Ch1*Ch4)
與用電解電容時對比, 6.8uf 400v,輸入功率增加了約0.56W(8.10W–7.54W),而輸出功率按萬用表讀數(shù)計(jì)較根基穩(wěn)定(6.37Wvs.6.32W),從而導(dǎo)致效率低落了5%。環(huán)境真的如此嗎?0.5W的功率跑那邊去了?
在圖3中,用輸出電壓與輸出電流相乘所得的瞬時功率曲線的平均值為6.86W,而不是用平均電壓與平均電流計(jì)較獲得的6.37W,二者相差0.49W,正好補(bǔ)上了輸入端增加的0.56W。新的效率應(yīng)該是η=6.37/8.10=84.7%。因此效率是沒有下降的。
為什么在無電解電容(回收陶瓷電容)方案中,輸出功率的計(jì)較會有如此的差異?原因在于陶瓷電容的容值較小,導(dǎo)致輸出電流的紋波龐大,電流的最低值甚至已經(jīng)觸底為零值了。
此時,輸出電流的紋波已經(jīng)大于其直流平均值了,也等于輸出電流已經(jīng)是一個交換電流了。
再回收平均電流來計(jì)較輸出功率就不符合了。正確的輸出功率計(jì)較要領(lǐng)是:
Po=Vo_rms*Io_rms*PF
式中Vo_rms和Io_rms別離為輸出電壓和電流的均方根值,PF為功率因子。圖4是輸出為陶瓷電容時,輸出電壓及電流的波形及均方根值。與圖3較量,我們可以發(fā)明,對付交換電流來說,平均值與均方根值不再相等了。
可是功率因子PF不太容易丈量,用上述的公式在操縱上有必然的難度,我們用瞬時功率(瞬時電壓乘以瞬時電流)的平均值來計(jì)較輸出功率就較量容易了,這個操縱可以在示波器上很容易實(shí)現(xiàn)。
在用電解電容的方案中,由于電解電容的容值較量大,輸出電流的直流值遠(yuǎn)大于紋波值,其平均值與均方根值基內(nèi)情等,用平均電流來計(jì)較輸出功率就不會引入太大的誤差。
圖4 輸出回收陶瓷電容(22uFX2)時的電流、電壓波形
(Ch1=藍(lán)色:輸出電壓;Ch4=綠色:輸出電流;數(shù)學(xué)運(yùn)算=赤色:Ch1*Ch4)
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