无需电解电容的LED照明驱动电源解决方案

无需电解电容的LED照明驱动电源解决方案

市场上的LED照明驱动电源通常分为二级架构和一级架构，一级架构指的是直接从220V市电转换出LED发光所需的直流电压和恒定电流，结构比较简单，BOM成本也较低，目前较受市场欢迎。本文将专门介绍无需电解电容的一级架构LED照明驱动电源。

为什么要强调无电解电容呢？这是因为目前普通LED照明驱动电源的工作寿命取决于AC转DC时平滑电路必须采用的电解电容。我们知道LED的工作寿命高达4万小时，而电解电容的寿命只有几千小时，由于系统的寿命是由电源组件中使用的电解电容的寿命来决定的，如果不想法拿掉电解电容，那么LED照明驱动电源的寿命与LED的寿命就很不匹配，也就很难发挥出LED照明的长工作寿命优势。这也是为什么最近业界一直在积极开发无电解电容的LED照明驱动电源的主要原因。

那么为什么一定要用电解电容呢？这是因为LED是直流电流驱动元件，当AC电源接通时，一般是使用整流元件和平滑回路的直流稳定化电源，该平滑回路中必要的电解电容会因周围的温度及自身的发热而上升10℃，而导致寿命减半，所以电解电容阻碍了LED照明器具的寿命。

据我们了解，目前做出无电解电容LED驱动电源方案的公司主要有深圳创意电子、西安明泰半导体、村田制作所、东莞汇洪电子和深圳冠德科技等。冠德科技的方案暂时还处于保密状态，在此就不多做介绍。

创意电子基于日本Takion公司TK5401芯片，用IC代替电解电容，寿命是原来LED驱动器的10倍，寿命可达4万小时以上，可完全与LED灯的寿命相匹配，而且此方案设计简单，体积小，只有原来LED驱动器面积的百分之四十，此方案主要应用于家用低功率照明中，适用范围是3W～20W。

TK5401封装内置了高电压功率MOS管及控制电路，因去除电解电容可实现小型化，低成本，并且实现了LED灯的长寿命和高效能。

TK5401主要特性：内置高电压功率MOS管(650V/1.9Ω)；内置启动电路，支持低功率；支持通用的交流输入电压(AC 85-265V)；过压保护/热截断电路；可调整的过流保护。

PWM控制功率MOS管工作在平均67KHz的振荡频率，为保证输出恒定的LED输出电流而内置了标准的参考电压(0.3V)，从而实现了反馈控制。当VCC电压低于操作电压时它会停止工作。

西安明泰半导体公司虽在今年年初刚成立，但已颇具实力，在近期举办的IIC-CHINA秋季展西安站上，明泰展出了20W和120W无电解电容的LED照明驱动电源，效率分别达到惊人的90%和95%，分别针对室内照明和路灯照明市场。这两款产品都是采用他们自己开发的LED驱动器、MOSFET和肖特基二极管实现，其中120W LED照明驱动电源还配有完备的短路、开路保护功能，并通过EMC认证测试。这二款产品的工作寿命均长达8万小时，有效克服了LED光源和驱动电源寿命不匹配的业界难题。

据了解，120W LED照明驱动电源还集成了电力线载波通信功能，它允许远程打开和关闭照明电源。下一步还将根据市场节电需求开发出可调光的室内照明和路灯照明方案。

东莞汇洪电子是一家专业从事设计、开发和营销固态照明(SSL)系统解决方案和产品的供应商，主要面向住宅及商业室内普通LED照明市场。

汇洪电子提供的方案在平滑回路中无需使用电解电容，使用寿命超过4万小时，效率为85%±5%(4W输出功率时)，功率因数为90%，输出功率从4W到20W。主要功能：输入欠压保护，输入过压保护，MOSFET过载保护，过热保护等。

日本村田制作所在7月21日举行的“TECHNO FRONTIER 2010”上，展示了用于LED照明的数字电源电路。此次展示的是村田制作所面向Clear Sodick开发的电源模块。其输入输出电容器采用了该公司的多层陶瓷电容(MLCC)，可内置于直管型LED照明器具的管内。与采用铝电解电容器时相比，除了可缩小产品尺寸外，还能延长产品寿命。为了获得恒定电流，采用了DSP微控制器，开关频率约为200kHz。输出电容器采用了两个约5μF的MLCC。输入电压支持AC100V以及200V两种。

据了解，一般情况下，该容量的MLCC无法完全吸收脉动电流，不过通过改进DSP侧的控制，不会感觉到照明器具的闪烁。主电路采用非绝缘升降压型，没有设置PFC(功率因数改善)电路。外形尺寸为180mm×19.4mm×6.5mm。