把其他形式的能转换成电能的装置叫做电源。
发电性能把机器能、化学能等转换成电能,干电池能把化学能转换成电能。
电池本身并不带电,它的两极分别有正负电荷,由正负电荷产生电压(电流是电荷在电压的浸染下定向移动而形成的),电荷是广泛存在于导体中的导电的离子,要产生电流只须要加上电压即可。

当电池两极接上导体时为了产生电流而把电荷开释出去,当电荷散尽时干电池等叫做电源;通过变压器和整流器,把互换电变成直流电的装置叫做整流电源。能供应旗子暗记的电子设备叫做旗子暗记源。
LED电源是恒流源,一样平常开关电源是恒压源。
事情事理:LED对电源的供给有2个方面的哀求,首先哀求输出电压>LED的导通电压,其次是哀求事情电流稳定,并且不能大于LED的额定电流。当LED的事情电流超过额定电流时,LED会很快涌现朽迈破坏。因此LED利用的电源必须具有恒流功能。
在设计LED用的开关电源,首先确定LED的电流,然后根据利用灯珠的串联数量来确定电源电压。设计时以电流作为紧张事情参数,电压为赞助参数。其框图如下图所示:
上海衡丽
电压
LED电源一样平常的事情电压为3.0~3.6V。有一些事情电压更低,如2.0、2.5、2.7V 等;也有一些 是1.2V常用事情电压为5V、12V、24V,还有少数15V 或28V 的分外用场的电压源。
电流
从几毫安到几安都有,但是由于大多数嵌入式电子产品的事情电流小于300mA,以是30~300mA 的电源在品种及数量上占较大的比例。
尺寸
发展的便携式产品都采取贴片式器件,紧张有SO封装、SOT-23 封装,μMAX 封装及封装尺寸最小的SC-70 及最新的SMD封装等,使电源占的空间越来越小。
方法
新型电源有完善的保护方法,这包括:输出过流限定、过热保护、过压保护、短路保护及电池极性接反保护。
耗电功能
新型电源的静态电流都较小,一样平常为几十μA 到几百μA。
个别微功耗的线性稳压器,其静态电流仅1.1μA。其余,不少电源IC 有关闭电源掌握端功能(用电瓶来掌握),在关闭电源状态时IC 自身耗电在1μA 旁边。
由于它可使一部分电路不事情,可大大节省电能。
例如,在无线通信设备上,在发送状态时可关闭吸收电路;在未吸收到旗子暗记时可关闭显示电路等。
输出
不少便携式电子产品中有单片机,在电源因过热或电池低电压而使输出电压低落一定百分数时,电源有一个电源事情状态旗子暗记输给单片机,使单片机复位,利用这个旗子暗记也可以做成电源事情状态指示(当电池低电压时,有LED 显示)。
电压
一样平常的输出电压精度为±2~4%之间,有不少新型电源的精度可达±0.5~±1%;
并且输出电压温度系数较小,一样平常为±0.3~±0.5mV/℃,而有一些可达到±0.1mV/℃的水平。
线性调度率一样平常为0.05%~0.1%/V,有的可达0.01%/V;负载调度率一样平常为0.3~0.5%/mA,有的可达0.01%/mA。
电源
升压式DC/DC 变换器的效率高,但纹波及噪声电压较大,低压差;线性稳压器效率低,‘但噪声最小,这两者结合组成的双输出电源IC 可较好地办理效率及噪声的问题。例如,数字电路部分采取升压式DC/DC 变换器电源,而对噪声敏感的电路采取LDO 电源,这种电源有MAX710/711,MAX1705/1706 等。
另一种例子是电荷泵+LDO 组成,输出稳压的电荷泵电源IC,例如MAX868,它可输出0~-2VIN 可调的稳定电压,并可供应30mA 电流;MAX1673稳压型电荷泵电源IC 输出与VIN 相同的负压,输出电流可达120mA不等。
分类
1、按供电电压分:高压AC85-265、低压1.5-36V
2、按供电办法分:恒压源和恒流源之分。
3、按输入输出的隔离关系分:隔离电源和非隔离电源。
4、输入电压与输出电压的关系分:升压型、降压型、升降压型。等等
LED不能像传统光源那样直策应用供电电源,须要驱动电路将供电电源变换为直流电流才能事情。LED驱动电路的类型、构造与供电电源的类型有关,常日分为直流供电、互换供电两大类。
直流供电
只能直接供应直流电流的各种干电池、蓄电池和太阳能电池等,根据所供应的电源电压又可分为以下几种形式。
低电压驱动低电压驱动便是指用低于LED正引导通压降的电压驱动LED,如一节普通干电池或镍铬/镍氢电池,其正常供电电压为0.8~1.65V。低电压驱动LED须要把电压升高到足以使LED导通的电压值。对付LED这样的低功耗照明器件,这是一种常见的利用情形,如LED手电筒、LED应急灯、节能台灯等。由于受单节电池容量的限定,一样平常不须要很大功率,但哀求有最低的本钱和比较高的变换效率。其余,考虑到有可能合营一节5号电池事情,还要有最小的体积,其最佳技能方案是电荷泵式升压变换器。
过渡电压驱动过渡电压驱动是指给LED供电的电源电压值在LED管压降附近变动,这个电压有时可能略高于LED管压降,有时可能略低于LED管压降。如一节锂电池或者两节串联的铅酸电池,满电时电压在4V以上,电快用完时电压在3V以下。用这类电源供电的范例运用有LED矿灯等。过渡电压驱动LED的电源变换电路既要办理升压问题又要办理降压问题,为了合营一节锂电池事情,也须要有尽可能小的体积和只管即便低的本钱。一样平常情形下功率也不大,其最高性价比的电路构造是反极性电荷泵式变换器。
高电压驱动高电压驱动是指给LED供电的电压值始终高于LED管压降,如6V、12V、24V蓄电池,范例运用有太阳能草坪灯、太阳能庭院灯、机动车的灯光系统等。高电压驱动LED要办理降压问题,由于高电压驱动一样平常是由普通蓄电池供电,会用到比较大的功率(如机动车照明和旗子暗记灯光),该当有只管即便低的本钱。变换器的最佳电路构造是串联开关降压电路。互换供电(市电驱动),这是一种对LED照明运用最有代价的供电办法,是半导体照明遍及运用必须要办理好的问题,互换供电(市电驱动)运用于LED驱动,一样平常要经由降压、整流、滤波、稳压(或稳流)等环节,使互换电源转换为直流电源,然后通过适当的驱动电路为LED供应得当的事情电流,还要有比较高的变换效率、有较小的体积和较低的本钱。其余,还该当办理安全隔离问题。考虑到对电网的影响,还要办理好电磁滋扰和功率因数问题。对中小功率的LED,其最佳电路构造是隔离式单端反激变换器。对付大功率的运用,该当利用桥式变换电路。
电源寿命
LED芯片和电源装在一起,一样平常空间狭小,散热条件差,如何担保LED电源质量和寿命,就要从设计前就开端思忖,从而避免LED电源很快失落效,可以说LED电源寿命是制约着LED发展的关键。
这是一下须要系统设计和考虑的综合问题。
我们认为影响LED电源寿命的性能包括环境特色,部件和电力特色,综合有以下方面:
1、实际运用环境的影响:高湿环境、高温环境、多尘环境、强磁环境、震撼环境
2、灯饰温度环境的影响:灯饰内温小于65度、灯饰外壳小于75度、电源温度小于60度
3、供电电网的影响:不稳定电网的电压输入会对LED电源的部件造成冲击,从而影响LED驱动的利用寿命脉。
4、绝缘和安装的影响:产品的精确安装和良好的绝缘会增强LED电源的运用力。
5、电解电容的影响:电解电容器的封口部位会漏出气化的电解液,这种征象会随着温度的升高而加速,一样平常认为温度每上升10℃,泄露速率会提高至2倍。
因此可以说电解电容器决定了电源装置的寿命。
如果选用105度,寿命为10000小时的高温电解电容,根据通畅的电解电容寿命估算公式“每降落10度,寿命增加一倍”,那么它为95度环境下事情寿命为20000小时,在85度环境下事情寿命为40000小时。
LED驱动电源的正常事情寿命要取决于电源所利用的电解电容的寿命,电解电容的寿命又取决于电容本身的寿命及事情温度。
电容温度65℃时的寿命只能担保约8万小时;电容温度75℃时的寿命只能担保约4万小时;电容温度85℃时的寿命只能担保约2万小时;电容温度95℃时的寿命只能担保约1万小时;从以上的推算:电解电容温度每上升10℃,寿命将会减半。
6、开关次数的影响:多数电源设有电容器输入型的整流回路,在通入电源时,会产生浪涌电流,导致开关接点疲倦,引发打仗电阻增大及吸附等问题。理论上认为,在电源期望寿命期间,开关的通断次数约有10000次。
7、冲击电流保护电阻、热敏功率电阻的影响:为抵搞电源通入时产生的冲击电流,常日电源的设计将电阻与SCR等元件并联起来利用。
电源通入时的电力峰值高达额天命值的数十倍至数百倍,结果导致电阻热疲倦,引起断路。处在相同情形下的热敏功率电阻器也会产生热疲倦征象。
隔离与非隔离
在一样平常的LED照明市场上,存在非隔离设计和隔离型驱动电源之分。
非隔离设计仅限于双绝缘产品,例如灯泡的替代产品,个中LED和全体产品都集成并密封在非导电塑估中,因此,终极用户并没有任何触电的危险。
二级产品都是隔离型的,价格相比拟较昂贵,但在用户可以打仗到LED和输出接线的地方(常日在LED照明和路灯照明运用的情形下),这种产品必不可少。
带隔离变压器或者电气隔离的LED驱动电源意味着LED可以直接用手打仗而不会触电。
而无隔离变压器的LED驱动电源虽仍可以借助防护外壳实现部分机器绝缘,但此时的LED在事情时并不能直接打仗。
绝缘型灯泡在今后将成为主流
物理设计决定着驱动器是隔离式还是非隔离式。
安全规则常日哀求利用两个独立的隔离层。
设计师可以选择两种物理隔离层,即塑料散光罩和玻璃护罩,并利用非隔离式电源。如果物理隔离本钱太高、存在机器困难或者接管太多光,就必须在电源中办理电气隔离问题。
隔离式电源常日要比同等功率水平的非隔离式电源大一些。照明灯设计师必须在他们所设计的每款产品中进行大量的本钱及设计优化事情。
由于适用于不同的运用,是采取隔离的绝缘变压器还是采取隔离的防护灯罩外壳,设计者在不同的角度考虑永久会有不同的见地。
常日,他们会从多方面去剖析,例如本钱与制造工艺、效率和体积、绝缘可靠性和安全规范的哀求,等等。带变压器的驱动本钱较高,但也相应让LED灯具变得更加实用,能够知足终端用户有时打仗LED的须要。当白炽灯玻璃外壳很随意马虎被破坏时,一个E27型号的普通灯泡可被更换成为LED灯。
此外,在工业区或者是办公设备运用中的灯具并不须要打仗到终端用户,如路灯和阛阓照明,这时的LED灯也确实须要隔离变压器。
作为一个让终极用户能安全利用的产品,一定会考虑绝缘与隔离的可靠性。
作为完全的产品,产品表面利用者能打仗到的部分一定要经由隔离,不能让人触电。而从产品全体系统而言,隔离是不可避免的,差异只是设置隔离的位置不同。
有些设计者采取隔离的变压器设计,因此他们可以简化散热和灯罩的设计。如果用非隔离的驱动设计,在灯壳等构造上就必须考虑可靠的绝缘哀求。因此作为电源驱动,隔离与非隔离的方案一贯都同时存在。
中国LED驱动电源制造商们可能面对的紧张寻衅是找到低本钱的AC/DC驱动器,从而知足在低本钱电源系统中实现更严格的功率因子和效率表现。
未来,在空间受限且存在散热困难的系统(比如LED灯具)中利用高质量、高可靠性的电源,将不再免费。然而,在终极用户利用过许多某款寿命在10,000小时旁边的灯泡之前,要想证明其质量高是相称困难的事情。
基于变压器的隔离型LED驱动电源将是主流
隔离和非隔离LED驱动电源方案各有优缺陷。
业内人士认为,ClassII将是主流,由于它简化了LED散热问题。ClassI或II系统依赖接地系统,在大多数情形下,跟安装地点很有关系。
ClassII较常见,它哀求双级或加强型隔离,也即须要变压器磁性绕组、绝缘带和物理隔绝。ClassI系统哀求一个接地外壳和(或)机器障碍,而这时ClassII系统不须要的。
有好几个趋势正在推动LED照明市场的发展。首先是高亮度LED效率的不断改进和非常高效率的高可靠性恒流LED驱动电源的不断呈现,其次是环球立法禁止白炽灯照明(由于其低效率)和CFL节能灯的逐步淡出(如果冲破的话,它会流出对环境有害的水银)。
这些成分综合起来正使得LED照明成为一个长期的发展趋势。
当然,低系统本钱(包括LED、热管理系统和LED驱动器)永久是消费者广泛采取LED通用照明的推动力。
事实上,在很多LED照明产品中,失落效是一个常见征象,大多数是由于电源的失落效,而不是LED的失落效。在设计层面上,必须变成系统热设计的专家。
LED供应高效率,但它们也比白炽灯或节能灯产生更多的传导热量。
由于许多LED照明运用封闭在一个很小的空间里,很难用透风的办法来散热。
如果没有仔细的热设计,LED和电源驱动电路很随意马虎由于高温而退化或永久失落效。
电路先容
直通电路
半桥和全桥是开关电源常用的拓扑构造,“直通”对其有很大的威胁,直通是同一桥臂两只晶体管在同一韶光内同时导通的征象。
在换流期,开关电源易受滋扰而造成直通,过大的直通电流会破坏用于逆变的电力电子器件。一旦涌现直通征象,须尽快检测到并立即关断驱动,以避免开关器件的PN结积累过大的热量而烧坏。
过流电路
当涌现负载短路、过载或者掌握电路失落效等意外情形时,会引起流过开关管的电流过大,使管子功耗增大、发热,若没有过流保护装置,大功率开关管就可能破坏; 调节电路失落效还可能导致LED过流破坏。
过流保护一样平常通过取样电阻或霍尔传感器等来检测、比较,从而实现保护,但它们都有体历年夜和本钱高的缺陷。
过冲电路
稳流型开关电源在开机和关机时随意马虎造成电流过冲,LED之类的负载对ms级的电流过冲都是不许可的,瞬间大电流的冲击有可能破坏LED器件。
过压电路
稳流型电源若负载发生断路,电流检测电阻两端的电压低落到零,一旦给定值不为零,调节器会使得输出电压急剧飙升至最大值,这对负载连接打仗不良时是很危险的。
对LED、半导系统编制冷等负载来说,过压发生时,紧张任务是保护负载,其次是保护开关功率管。
为办理以上问题,有两种保护方法同时利用,一是放置双向TVS来实现对瞬间冲击电压的防护。
辨别
1、驱动芯片:IC
驱动电源的核心便是IC,IC的好坏直接影响全体电源。
大厂的驱动IC,都是探求大型的封装厂来封装的;而小厂的驱动IC技能是直接抄大厂的驱动设计方案找小型的封装厂来封装,无法正常保障整批IC的同等性和稳定性,从而导致驱动电源在利用一段韶光后莫名其妙的失落效。
以是LED电源上的IC,谢绝打磨,以便灯具厂家理解IC方案和核算驱动的本钱,做到合理的价格采购电源产品。
2、变压器
掌握芯片可视为电源的大脑中枢,而决定功率、耐温等是变压器。
变压器卖力完成“互换电-磁能-直流电”,能量超载就会饱和炸机。
组成变压器的核心是磁芯和线包。
磁芯品质是变压器的核心,但是犹如瓷器一样平常,极难辨别。
大略单纯的外不雅观辨别为:外不雅观脆、密、亮,同时背面打磨气孔者为上品。
线包是由铜线绕组而成,利用铜线的品质是影响变压器的寿命的关键。
同样长度的铜包铝线材是纯铜线的1/4价格,由于本钱压力导致的,每每变压器生产厂家就会参杂着铜包铝的线包的变压器在里面。
从而导致变压器温度升高的时候烧毁失落效,导致电源和整灯失落效。以是很多的灯具,特殊的内置电源的灯具,每每会出货6个月旁边涌现炸机征象。
而怎么辨别这个铜线是纯铜线还是铜包铝呢?利用打火机点燃一下,快速烧断即为铜包铝。
也还可以丈量线圈阻值来辨识。
3、电解电容和贴片陶瓷电容
实在输出电容的寿命对电源的寿命影响很大。
输出端有高达每秒6万次的开关频率,导致电容的寄生电阻发热加大,产生类似水垢的物质,末了电解液升温、爆浆。
推举输出电解电容:采取LED专用电解,一样平常型号以L开头。
陶瓷电容:材质分为X7R,X5R和Y5V,而Y5V的实际容值仅能达到实际的1/10,标称容值仅指事情在0伏时。以是这个眇小的贴片电阻,选项不良也会导致本钱的价格差和极大缩短电源的寿命。
4、电源产品的电路设计和焊接工艺
设计利害的判别:抛开专业的角度,可以通过一些直不雅观的办法来分辨,如元件布局整洁、大方、有序、焊点亮净挺立。
焊接工艺:手工焊接与波峰焊工艺,众所周知,机器化生产的波峰焊工艺品质肯定是好于手工焊接。辨别办法:背面是否有红胶。(锡膏工艺+焊接治具也可实现波峰焊,但是治具本钱高)。
贴片的焊点检测仪器:AOI。
该设备可以检测出贴片过程中的虚焊、假焊、漏焊征象。
灯具在利用一段韶光涌现闪灯征象,基本上都是由于电源或者灯珠虚焊导致的。
而这个产品的虚焊检测,是极难通过老化检测的出来的,以是就必须依赖AOI来检测电源的贴片品质了。
5、电源产品的批量检测老化架和高温老化房
物料和生产工艺掌握的再好的电源产品,还是须要检测老化的。
由于电子元器件和变压器的来料检测是很难管控的。
只有通过全体批次的电源的老化和高温房的高温抽检,来检测这个批次电源的品质稳定性和物料是否有安全隐患。
大批量高温抽检的浸染:电源的失落效是在千分之1至百分之1之间,只有数千只的高温老化才会创造这类失落效。
高温房可仿照电源事情的恶劣环境,在加严条件下的抽检,可创造批量性问题,如设计不合理、原材料不良、推演灯具内热失落效、高压开关冲击等。
常温永劫光老化:筛选出虚焊、漏焊、碰撞等随机失落效,滤除元件的早期失落效,有效降落成品失落效率(百分之一降至千分之一)。
上海衡丽
该内容是小编通过网络搜集资料整理而成,如果你还想理解更多关于电子元器件的干系知识及电子元器件行业实时市场信息,敬请关注微信 【衡丽电子】。