告别暴利时代 揭秘LED灯管电源设计

以9910系列为代表的恒流型控制IC做的LED电源，实际是限流，控制较简单，严格的说起来，其不属于开关电源控制的主流模式，开关电源控制的主流模式是一定要有基准和运放的.但这种IC出来就只能用于LED，很难用于其它的东西，只是因为LED对纹波要求极低。但因为是只用于LED，所以现在价格较高.基本就是使用9910加MOS管制作，输出无电解，一般我看很多人就是用工字电感做功率转换电感的.这种电源，一般厂家的芯片资料上有出图，基本都是降压式.我也不多说了，精于此道的人比我多的多。

　　二是以我为代表的，即是开关电源控制模式的恒流驱动器。这种，就是以普通的开关电源芯片为核心转换器件，这种芯片很多，如PI的TNY系列，TOP系列，ST的VIPER12，VIPER22，仙童的FSD200等，甚至只用三极管或是MOS管的RCC等，都可以做.好处是成本低，可靠性也不错。因为普通的开关电源芯片不但价格好，而且都是经过大量使用的经典产品。象这种IC其实一般集成了MOS管，比9910外加MOS方便，但控制方式复杂一些，需要外加恒流控制器件，可以用三极管，或是运放.磁性元件可以用工字电感，亦可用带气隙的高频变压器。

　　我爱用变压器，因为电感的成本虽然很低，但我觉得其带负载能力不行，再者调节感量也不灵活。所以我觉得比较好的器件选择是，普通的集成MOS的开关电源芯片加高频变压器，从性能，成本上，都是最理想的选择，不需要去用什么恒流IC，那种东西，又不好用，又贵。

　　最后说一下，区别这两种电源，一个最重要的方法，就是看其输出是否有电解电容作滤波.

　　关于供电问题

　　不管是做限流型恒流控制的电源，还是运放控制的恒流电源，都要解决供电问题.即开关电源芯片工作 的时候是需要一个相对稳定的直流电压为其芯片供电的，芯片的工作电流从一个MA到几个MA不等。有一种象FSD200，NCP1012，和HV9910，此种芯片是高压自馈电的，用起来是方便，但高压馈电，造成IC热量的上升，因为IC要承受约300V的直流电，只要稍有一点电流，就算一个MA，也有零点三瓦的损坏耗了。一般LED电源不过十瓦左右，损失零点几瓦一下就可以将电源的效率拉下几个点.还有就是典型象QX9910.，用电阻下拉取电，这样，损耗就在电阻上，大约也得损失它零点几瓦吧。还有就是磁耦合，就是用变压器，在主功率线圈上加一个绕组，就象反激电源的辅助绕组一样，这样可以避免损掉这零点几瓦的功率.这也是我为什么不隔离电源还要用变压器的原因之一，就是为了避免损失那零点几瓦的功率，将效率提几个点。

　　不隔离型降压式电源设计方法概论

　　非隔离降压型是现在普遍使用的电源结构，其几乎占了日光灯电源百分之九十以上.很多人都以为不隔离电源只有降压型一种，一说不隔离，就想到降压型，就想到说对灯不安全-指电源损坏后.其实降压型只是一种，还有两种基本结构，即升压，和升降压，即BOOST AND BUCK-BOOST，后两种电源即使损坏.不会影响到LED，有这种好处。

　　现在LED日光灯电源，做灯的厂家普遍要求放在灯管内，如放T8灯管内.很少一部分外置.不知道为什么都要这样.其实内置电源又难做，性能也不好。但不知为什么还有这么多人这样要求.可能都是随风倒吧.外置电源应该说是更科学，更方便才对.但我也不得不随风倒，客户要什么，我就做什么.但做内置电源，有相当难度哦.因为外置的电源，形状基本没有要求，想做多大做多大，想做成什么形状也没关系。内置电源，只能做成两种，一种是用的最多的，就是说放在灯板下面，上面放灯板。

　　下面是电源，这样就要求电源做的很薄，不然装不进.而且这样只能把元件倒下，电源上的线路也只有加长。我认为这样不是个好办法.不过大家普遍喜欢这样搞.我就搞.还有就是用的少一些，放两端的，即放在灯管两头，这样好做些，成本也低些.我也有做过，基本就是这两种内置形状了。

　　关于此种电源的要求和电路结构的问题

　　我的看法是，因为电源要内置在灯里，而发热是LED光衰最大的杀手，所以发热一定要小，就是效率一定得高。当然得有高效率的电源。对于T8一米二长的那种灯，最好是不要用一支电源，而是用二支，两端各一只，将热量分散.从而不使热量集中在一个地方。电源的效率主要取决于电路的结构和所用的器件.先说电路结构，有些人还说要隔离电源，我想绝对是没必要的，因为这种东西本来就是置于灯体内部，人根本摸不到.没必要隔离，因为隔离电源的效率比不隔离效率要低，第二是，最好输出要高电压小电流，这样的电源才能把效率做高.现在普遍用到的是，BUCK电路，即降压式电路.最好是把输出电压做到一百伏以上，电流定在100MA上那样，如驱动一百二十只，最好是三串，每串四十只，电压就是一百三十伏，电流60MA.这种电源用的很多，本人只是认为有一点不好，如果开关管失控通咱，LED会玩完.现在LED这么贵.我比较看好升压式电路，此种电路的好处，我反复的说过，一是效率较降压式的高些，二是电源坏了，LED灯不会坏.这样能确保万无一失，如果烧坏一个电源，只是损失几块钱，烧一个LED日光灯，就会赔掉上百元的成本。所以我一直首推还是升压式的电源.还有就是，升压式电路，很容易把PF值作高，降压式的就麻烦一些.我绝对升压式电路用于LED日光灯的好处还是有压倒性的强于降压式的.只是有一年缺点，就是在220V市电输入情况下，负载范围比较窄，一般只能适用于100至140个一串或两串LED，对于少于此数的，或是夹在中间的，却用起来不方便.不过现在做LED日光灯的，一般60CM长那种都是用100至140，一米二的那种，一般就是用二百到二百六那样，使用起来还是可以的.所以现在LED日光灯一般使用的是不隔离降压电路，还有不隔离升压电路，此种电路用于LED日光灯，应该可以算是本人首创。

　　个人认为这些做法有很多时候实在是舍本逐末而已。现在先请问一下LED相对于传统灯具的优势在哪，第一，节能，第二长寿，然后是不怕开关，对吧.但是现在使用的高PF的方法，均是使用无源填谷PF电路，由原来的驱动方式，即48串，6并改为，24串12并，这样的话，在220V情况下，效率会降下五个百分点左右，于是LED日光灯电源，发热量更高了，灯珠也会受到一点影响。

　　还有一个问题，就是，24串12并的做法，会让LED日光灯灯珠的布线变的很难受，不好布线了.我看，最好的方式还是48串一串方式好，主要是效率高，发热小，而且布线容易，不复杂。

　　更有甚者，现在还有人提出什么24并，12串，这种方式只适合用于隔离电源，不隔离电源根本不适用。更有些不懂电源常识的人觉得自己非隔离电源做到恒流600MA输出就好牛比了，其实他都没有自己仔细的放在灯管里试过，象这种不热爆了才怪。所以说，现在搞什么低压大电流做LED日光灯电源，实是舍本求末的做法。

　　两种恒流控制方式

　　下面要说的是，两种恒流控制模式的开关电源，从而产生两种做法。这两种做法，无论是原理，还是器件应用，还是性能差别，相当都较大。

　　首先说原理.第一种以现在恒流型LED专用IC为代表，主要如9910系列，AMC7150，凡是现在打LED恒流驱动IC的牌子基本都是这种，且叫他恒流IC型的吧.但我认为这种所谓恒流IC做恒流，效果却不怎么好。其控制原理相对来说较简单，就是在电源工作的原边回路，设定一个电流阀值，当原边MOS导通，此时电感的电流是线性上升的，当上升到一定值的时候，达到这个阀值，就关断电流，下一周期再由触发电路触发导通.其实此种恒流应该是一种限流，我们知道，当电感量不同的时候，原边电流的形状是不同的，虽然有相同的峰值，但电流平均值不同.因此，象这种电源一般就是批量生产时，恒流大小的一致性不太好控制.还有就是此种电源有一个特点，一般是输出电流是梯形的，即波动式电流，输出一般是不用电解平滑的，这也是一个问题，如果电流峰值过大，会对LED产生影响。如果电源的输出级没有并电解来平滑电流的那种电源，基本上都属此类.即判断是否是这种控制方式，就看其输出有没有并上电解滤波了.这种恒流我原来一直叫其为假恒流，因为其本质就是一种限流，并不是经过运放比较，而得到的恒流值。　　第二种恒流方式，应该可以叫做开关电源式的.这种控制方式和开关电源的恒压控制方式相似。大家都知道用TL431做恒压吧，因为其内部有一个2.5伏的基准，然后用电阻分压方式。当输出电压高一点的时候，或低一点的时候，就产生一个比较电压，经过放大，去控制PWM信号，所以此种控制方式可以很精确的控制电压.这种控制方式，需要一个基准，还需要一只运放，如果基准够准，运放放大倍数够大，那么就定的很准.同样的，做恒流，就是需要一个恒流基准，一个运放，用电阻过流检测，作为信号，然后用这个信号放大，去控制PWM，可惜现在就是不太好找到很准的基准信号，常用的有三极管，这个做基准温漂大，还有就是可以拿二极管约1V的导通值做基准，这样的也可以，可都不高，最好的是用运放加TL431当基准，但电路复杂。但这样做的恒流电源，恒流精确度还是好控制的多.而这种模式控制的恒流，其输出一定得加电解滤波，所以输出电源是平滑直流，不是脉动的，脉动的话就没法取样了。所以要判定是哪种只要看其输出是否有电解就行了。

　　两种恒流控制模式决定了使用两类不同的器件，从而决定了两种电路器件使用不同，性能的不同，成本亦不同。

　　以9910系列为代表的恒流型控制IC做的LED电源，实际是限流，控制较简单，严格的说起来，其不属于开关电源控制的主流模式，开关电源控制的主流模式是一定要有基准和运放的。但这种IC出来就只能用于LED，很难用于其它的东西，只是因为LED对纹波要求极低。但因为是只用于LED，所以现在价格较高.基本就是使用9910加MOS管制作，输出无电解，一般我看很多人就是用工字电感做功率转换电感的。这种电源，一般厂家的芯片资料上有出图，基本都是降压式。我也不多说了，精于此道的人比我多的多。

　　二是以我为代表的，即是开关电源控制模式的恒流驱动器.这种，就是以普通的开关电源芯片为核心转换器件，这种芯片很多，如PI的TNY系列，TOP系列，ST的VIPER12，VIPER22，仙童的FSD200等，甚至只用三极管或是MOS管的RCC等，都可以做.好处是成本低，可靠性也不错。因为普通的开关电源芯片不但价格好，而且都是经过大量使用的经典产品.象这种IC其实一般集成了MOS管，比9910外加MOS方便，但控制方式复杂一些，需要外加恒流控制器件，可以用三极管，或是运放.磁性元件可以用工字电感，亦可用带气隙的高频变压器。

　　我爱用变压器，因为电感的成本虽然很低，但我觉得其带负载能力不行，再者调节感量也不灵活.所以我觉得比较好的器件选择是，普通的集成MOS的开关电源芯片加高频变压器，从性能，成本上，都是最理想的选择，不需要去用什么恒流IC，那种东西，又不好用，又贵。

　　最后说一下，区别这两种电源，一个最重要的方法，就是看其输出是否有电解电容作滤波。

　　关于供电问题

　　不管是做限流型恒流控制的电源，还是运放控制的恒流电源，都要解决供电问题.即开关电源芯片工作 的时候是需要一个相对稳定的直流电压为其芯片供电的，芯片的工作电流从一个MA到几个MA不等。有一种象FSD200，NCP1012，和HV9910，此种芯片是高压自馈电的，用起来是方便，但高压馈电，造成IC热量的上升，因为IC要承受约300V的直流电，只要稍有一点电流，就算一个MA，也有零点三瓦的损坏耗了。一般LED电源不过十瓦左右，损失零点几瓦一下就可以将电源的效率拉下几个点.还有就是典型象QX9910.，用电阻下拉取电，这样，损耗就在电阻上，大约也得损失它零点几瓦吧.还有就是磁耦合，就是用变压器，在主功率线圈上加一个绕组，就象反激电源的辅助绕组一样，这样可以避免损掉这零点几瓦的功率。这也是我为什么不隔离电源还要用变压器的原因之一，就是为了避免损失那零点几瓦的功率，将效率提几个点。

　　不隔离型降压式电源设计方法概论

　　非隔离降压型是现在普遍使用的电源结构，其几乎占了日光灯电源百分之九十以上。很多人都以为不隔离电源只有降压型一种，一说不隔离，就想到降压型，就想到说对灯不安全-指电源损坏后。其实降压型只是一种，还有两种基本结构，即升压，和升降压，即BOOST AND BUCK-BOOST，后两种电源即使损坏.不会影响到LED，有这种好处。

　　降压式电源也有其好处，主要第一点，适合用于220，但不适用于110，因为110V本来电压就低，一降就更低了，那样输出的电流大，电压低，效率做不太高。　　降压式220V交流，整流滤波后约三百伏，经过降压电路，一般将电压降到直流150V左右，这样即可实现高压小电流输出，效率可以做高。一般用MOS做开关管，做这种规格的电源，我的经验是，可以做到百分之九十那样差不多，再往上也困难.原因很简单，芯片一般自损会有零点五W到一W，而日光灯管电源不过就是十W左右。所以不可能再往上走.现在电源效率这个东西很虚，很多人都是吹，实际根本达不到。常见有些人说什么3W的电源效率做到百分之八十五了，而且还是隔离型的。

　　告诉大家，即便是跳频模式的，空载功耗最小，也要0.3W，还什么输出3W低压，能到百分之八十五，其实有百分之七十算很好了，反正现在很多人吹牛不打草稿，可以忽悠住外行，不过现在做LED的懂电源的也不多。我说过，要效率高，首先就要做非隔离的，然后输出规格还要高压小电流，可以省去功率元件的导通损耗，所以象这种LED电源的主要损耗，一就是芯片自有损耗，这个损耗一般有零点几W到一W的样子，还有一个就是开关损耗了，用MOS做开关管可以显著减小这个损耗，用三极管开关损耗就大很多。所以尽量不要用三极管.还有就是做小电源，最好不要太省，不要用RCC，因为RCC电路一般的厂家根本做不好质量，其实现在芯片也便宜，普通的开关电源芯片，集成MOS管的，最多不过两元钱，没必要省那么一点点，RCC只省点材料费，实际上加工返修等费用更高，到头到反而得不偿失的那样。

　　降压式电源的基本结构就是将电感和负载串入300V高压中，开关管开关的时候，负载即实现了低于300V的电压，具体的电路很多，网上也很多，我也不画图再说了.现在9910，还有一般的市场上的恒流IC基本都是用这种电路来实现的。但这种电路就是开关管击穿的时候，整个LED灯板就玩完，这应该算是最不好的地方了。因为当开关管击穿的时候，整个300V的电压就加在灯板上，本来灯板只能承受一百多伏电压，现在成了三百伏了，这种情况一发生.LED肯定要烧掉。所以很多人说非隔离的不安全，其实就是说降压的，只是因为一般非隔离的绝大多数是降压的，所以认为非隔离的损坏一定要坏LED.其实另外两种基本的非隔离结构，电源损坏，不会影响LED的。

　　降压式电源要设计成高压小电流，效率才能高，细说一下，为什么？因为高压小电流，可以让开关管电流的脉宽大一些，这样峰值电流就小一些，还有就是，对电感的损耗也小一些，通过电路结构就可以知道，电路不方便画，具体也难以再叙述下去了。就随便总结一下，降压电源的好处是，适合于220高压输入使用，以使得功率器件承受的电压应力小，适合做大电流输出，比如做100MA电流，比后两种方式来的轻松，效率要高.效率算比较高的，对电感的损耗较小，但对开关管损耗大一些，因为所有经过负载的功率必须要经过开关管传输，但输出的功率，只有一部分经过电感，如300V输入，120输出的降压型电源，只有300-120，即180的部分要经过电感，120的部分是直接导通进入负载的，所以说对电感损耗比较小，但输出的功率，全部要经过开关管转化。

　　LED日光灯已经告别了高价时代

　　讲的明白一点就是，LED已经告别了高利润的时代。很多原来想在LED日光灯行业里拿暴利的人玩不转了。我可以给大家算一个帐。

　　LED日光灯告别高价时代的主要标志，就是草帽灯珠的降价，现在亮度达到2000MCD以上的120度草帽灯(单颗光通量>6流明)，0.2元已经大把有卖了，原来的时候，这个价格至少是0.5元了.我来算一个帐，就由原来传统的PC管加草帽LED组成的日光灯来计算吧。

　　1.2米LED日光灯，264粒灯珠，15W的LED日光灯.PC管，加灯板，加普通LED日光灯恒流电源，这三件加起来，成本最多30元可以搞定.灯珠按0.2元一颗，那么就最多是60元了，加起来材料成本大约90元，扣去其它的东西，卖150元是合理的.因此LED日光灯现在已经不再是高价时代，再过一年，这个价格会突破100元大关的，但市场推广却需要一段时间.做LED照明的人要学会调整心态了，暴利时代已经一去不返了。