茅于海:全面剖析無(wú)電解電容線性恒流源的利弊【下】
發(fā)布時(shí)間:2014-10-04 來(lái)源:茅于海 責(zé)任編輯:sherryyu
【導(dǎo)讀】無(wú)電解電容線性恒流源的得失有哪些呢?這里將緊接著上次的《茅于海:全面剖析無(wú)電解電容線性恒流源的利弊【上】》繼續(xù)為大家全面剖析無(wú)電解電容線性恒流源的利弊。
三.晶豐的BP5801
為了降低成本,最簡(jiǎn)單的辦法就是把內(nèi)部的高壓MOS開(kāi)關(guān)管拿到外面,用分立元件實(shí)現(xiàn)。晶豐的BP5108就是采用這種方法(圖六)。
圖六.BP5108連接示意圖
在220V時(shí),當(dāng)整流后電壓升到104.7V時(shí),第一串40顆LED開(kāi)始導(dǎo)通(其電壓為134V);當(dāng)電壓再增加34.89V時(shí),第二串23顆LED開(kāi)始和第一串LED串聯(lián)并導(dǎo)通(其電壓為76V);當(dāng)電壓再增加25.21V時(shí),第三串23顆LED再串入并導(dǎo)通(其電壓為76V),最后三串LED都以30.8mA的最大電流導(dǎo)通(額定電流為20mA)。因?yàn)檫@時(shí)候電流的波形比較接近正弦波,而且和電壓波形同相,所以功率因數(shù)可以高達(dá)0.968,效率也可以有90.6%。
其詳細(xì)的電路圖如圖七所示。圖中前面三個(gè)(兩個(gè)保護(hù),一個(gè)整流橋)是公有的,一個(gè)電感和一個(gè)電容是為了降低電磁干擾EMI所需的濾波器,因?yàn)檫@個(gè)本來(lái)是線性恒流源變成開(kāi)關(guān)型了。再加上后面11個(gè)電阻,三個(gè)電容和三個(gè)MOS管,一共22個(gè)元器件,而且MOS管需要采用2N60,也是體積大價(jià)錢(qián)貴的器件。
圖七.BP5108具體電路圖
[page]
四.無(wú)電解電容線性恒流源的得失
這種無(wú)電解電容線性恒流源值所以要去掉電解電容是因?yàn)閮蓚€(gè)原因:
1.電解電容壽命短其實(shí)這是一般人的誤解。當(dāng)然這種誤解也是從大量的實(shí)例中得到的。其主要原因是中國(guó)市場(chǎng)上充斥著大量的劣質(zhì)電解電容,這些電解電容的確壽命很短。但這并不意味著凡是電解電容其壽命就一定短。
電解電容有兩種,一種是液態(tài)電解質(zhì)的,另一種是固態(tài)電解質(zhì)的。液態(tài)電解電容壽命比較短,那是因?yàn)橐后w會(huì)干枯的原因。所以新的長(zhǎng)壽命電解電容就采用固態(tài)電解質(zhì)。而固態(tài)電解電容的壽命據(jù)稱可以達(dá)到23年,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了LED的壽命。但是固態(tài)電解電容的價(jià)錢(qián)比較貴。
那么是不是液態(tài)的電解電容就不能做到長(zhǎng)壽命呢?完全不是這樣,業(yè)者都知道日本的紅寶石電解電容的壽命在105℃時(shí)可以達(dá)到10,000小時(shí),而溫度每降低10度,壽命延長(zhǎng)一倍,在85度的環(huán)境溫度就可以有4萬(wàn)小時(shí),在75度就可以有8萬(wàn)小時(shí),完全可以滿足LED的需要。而其價(jià)錢(qián)也不是貴到不可接受的程度。而最近紅寶石公司更開(kāi)發(fā)出了壽命更長(zhǎng)一倍的小體積LLE系列的電解電容,其105℃時(shí)的壽命高達(dá)20,000小時(shí),專門(mén)供給小體積球泡燈使用。而且國(guó)內(nèi)也已經(jīng)有廠家可以生產(chǎn)和紅寶石媲美的液態(tài)電解電容了。
所以電解電容的壽命本來(lái)就不是問(wèn)題。
2.加上電解電容以后功率因數(shù)無(wú)法提高
首先讓我們來(lái)看一下國(guó)家規(guī)定:根據(jù)中國(guó)室內(nèi)照明LED球泡燈標(biāo)準(zhǔn)的草稿中規(guī)定功率因數(shù)不得低于0.75,但在照明用LED驅(qū)動(dòng)電源通用規(guī)范中規(guī)定<5W,不要求,5W-25W,一級(jí)為>0.85,二級(jí)為>0.7,美國(guó)能源之星對(duì)<5W的球泡燈沒(méi)有要求,但對(duì)于>5W的LED燈具要求PF>0.7(ANSIC82.77-2002LM-79-08),03/22/2010。所以5W以下對(duì)功率因數(shù)都是沒(méi)有要求的。這里也想說(shuō)幾句公道話。我們國(guó)家對(duì)15W以下節(jié)能燈的功率因數(shù)沒(méi)有要求,而15W以上才有要求。
其實(shí)功率因數(shù)還應(yīng)該要看是容性還是感性的。通常家里和居民區(qū)是以感性為主,因?yàn)楹芏喟咨译娤耠姳?、洗衣機(jī)、空調(diào)里都有馬達(dá),都是感性負(fù)載;甚至像電視機(jī)、音響等黑色家電里都有變壓器,也是感性負(fù)載。至于日光燈電感鎮(zhèn)流器和節(jié)能燈里的電子鎮(zhèn)流器也都是感性負(fù)載。而電解電容則是容性負(fù)載,二者還可以補(bǔ)償。從這個(gè)觀點(diǎn)來(lái)看,對(duì)于采用電解電容的LED燈具,國(guó)家在制定標(biāo)準(zhǔn)時(shí),不但不應(yīng)該對(duì)功率因數(shù)加以限制,還應(yīng)該加以鼓勵(lì)和獎(jiǎng)勵(lì)才對(duì)。
不管怎樣,因?yàn)長(zhǎng)ED球泡燈主要是用來(lái)取代白熾燈。最常用的白熾燈是40W和60W。按照目前LED的發(fā)光效率,5W的LED球泡燈就可以取代40W的白熾燈了。過(guò)不了1-2年,5W的球泡燈也可以取代60W的白熾燈,所以對(duì)于LED球泡燈,功率因數(shù)就根本不是問(wèn)題。更何況即使采用電解電容,只要對(duì)其充電電流加以限制也很容易就能把功率因數(shù)提高到0.7以上。
由此可見(jiàn),不論是壽命還是功率因數(shù),采用電解電容都不是問(wèn)題。
[page]
那么像前面那幾種方法去掉電解電容以后有什么問(wèn)題和缺點(diǎn)呢,有的:
1.無(wú)電解電容方案會(huì)帶來(lái)發(fā)光的閃爍。我們知道LED只有在有電流流過(guò)時(shí)才會(huì)發(fā)光,而從圖三的電流波形圖里可以看出它的發(fā)光是以電源頻率的一倍(橋式整流)而間斷的。在中國(guó)就是100Hz,在美國(guó)就是120Hz。人類可以感受到的最高閃爍頻率是70Hz。這種閃爍,雖然人眼感覺(jué)不到,但是不等于對(duì)人類沒(méi)有危害。
據(jù)報(bào)道,主要的妨礙就是頭昏,眼睛勞損,而偏頭痛還會(huì)增加中風(fēng)的危險(xiǎn)。
另外這種閃爍也會(huì)帶來(lái)閃光效應(yīng),在攝影時(shí)會(huì)出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)物體的多重影像,這在保安攝像機(jī)就有可能丟失重要的畫(huà)面。國(guó)內(nèi)使用它們的客戶就反映過(guò)這樣的問(wèn)題。
2.由于LED不是連續(xù)導(dǎo)通的,尤其是第三串只在很短時(shí)間里導(dǎo)通,而導(dǎo)通時(shí)的電流又超過(guò)額定值54%以上。這樣工作會(huì)帶來(lái)兩個(gè)問(wèn)題,一個(gè)是LED的利用率不高,會(huì)使整燈的光效降低,作者曾經(jīng)親自測(cè)試了采用同樣發(fā)光效率和同樣數(shù)量的的LED,一個(gè)采用上述的無(wú)電解電容恒流源,另一個(gè)采用有電解電容的線性恒流源,其結(jié)果前者的整燈光效要比后者低15%以上(都是在沒(méi)有燈罩的情況下用積分球測(cè)試的)。另一個(gè)問(wèn)題是其最大電流超過(guò)額定電流54%,雖然是短時(shí)間,但累計(jì)長(zhǎng)時(shí)間這樣工作,有可能會(huì)降低LED的壽命。因?yàn)長(zhǎng)ED規(guī)定的最大電流只能是比額定電流高16%-25%而已。
3.由于采用了開(kāi)關(guān)工作,從而使線性恒流源的無(wú)電磁干擾的特點(diǎn)喪失殆盡。甚至還要加上電磁干擾濾波器。EXC100的電磁干擾實(shí)測(cè)結(jié)果如圖八所示。圖中藍(lán)色折線為美國(guó)FCCClassB的標(biāo)準(zhǔn),雖然它的測(cè)試結(jié)果是能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)的。但是作為線性恒流源本來(lái)是應(yīng)該一點(diǎn)干擾都沒(méi)有的,也根本不需要去做測(cè)試,現(xiàn)在還要去做測(cè)試,看是否能夠滿足標(biāo)準(zhǔn),這無(wú)論如何不能看成是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
另外由于波形失真嚴(yán)重,因而其諧波失真也是比較嚴(yán)重的,如BP5108的諧波就高達(dá)25.6%。
圖八EXC100的電磁干擾
最后,還要提到這種類型驅(qū)動(dòng)電源最后一個(gè)"優(yōu)點(diǎn)"。就是可以和可控硅調(diào)光器連接。因?yàn)榭煽毓枵{(diào)光器要求純阻負(fù)載,而現(xiàn)在這類驅(qū)動(dòng)電源采用那么多措施以后,功率因數(shù)接近1,當(dāng)然可以和可控硅調(diào)光器連接了。那么這個(gè)是不是一個(gè)"優(yōu)點(diǎn)"呢?要知道用了可控硅調(diào)光器以后,整個(gè)系統(tǒng)的功率因數(shù)和效率都會(huì)變得很差,那么前面費(fèi)了那么大的力氣去提高驅(qū)動(dòng)電源的功率因數(shù)和效率豈不是都是白費(fèi)力氣了嗎?如果真的要進(jìn)行調(diào)光,LED可以用直流或脈寬調(diào)制(PWM)調(diào)光,能夠真正得到高效和節(jié)能地調(diào)光。完全不需要采用幾十年前的可控硅技術(shù)。
五.結(jié)束語(yǔ)
實(shí)際上,LED是一種直流器件,最好是采用直流供電。而電解電容也就是能夠利用它的儲(chǔ)能效應(yīng)來(lái)把半個(gè)正弦波變成接近直流的最好手段。只要用上電解電容,那么以上的問(wèn)題就都不存在。至于功率因數(shù)本來(lái)就不是什么問(wèn)題,我們國(guó)家至今大量應(yīng)用的日光燈和最近大力推廣的節(jié)能燈,都從來(lái)沒(méi)有提過(guò)功率因數(shù)的要求。更何況,容性功率因數(shù)是對(duì)于大量感性功率因數(shù)的最好補(bǔ)償。假如真的還是要求功率因數(shù)要滿足一定值時(shí),在用電解電容的情況下多加幾個(gè)元件也是可以做到的。
特別推薦
- 克服碳化硅制造挑戰(zhàn),助力未來(lái)電力電子應(yīng)用
- 了解交流電壓的產(chǎn)生
- 單結(jié)晶體管符號(hào)和結(jié)構(gòu)
- 英飛凌推出用于汽車應(yīng)用識(shí)別和認(rèn)證的新型指紋傳感器IC
- Vishay推出負(fù)載電壓達(dá)100 V的業(yè)內(nèi)先進(jìn)的1 Form A固態(tài)繼電器
- 康佳特推出搭載AMD 銳龍嵌入式 8000系列的COM Express緊湊型模塊
- 村田推出3225尺寸車載PoC電感器LQW32FT_8H系列
技術(shù)文章更多>>
- “扒開(kāi)”超級(jí)電容的“外衣”,看看超級(jí)電容“超級(jí)”在哪兒
- DigiKey 誠(chéng)邀各位參會(huì)者蒞臨SPS 2024?展會(huì)參觀交流,體驗(yàn)最新自動(dòng)化產(chǎn)品
- 提前圍觀第104屆中國(guó)電子展高端元器件展區(qū)
- 高性能碳化硅隔離柵極驅(qū)動(dòng)器如何選型,一文告訴您
- 貿(mào)澤電子新品推薦:2024年第三季度推出將近7000個(gè)新物料
技術(shù)白皮書(shū)下載更多>>
- 車規(guī)與基于V2X的車輛協(xié)同主動(dòng)避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門(mén)搜索
音頻IC
音頻SoC
音頻變壓器
引線電感
語(yǔ)音控制
元件符號(hào)
元器件選型
云電視
云計(jì)算
云母電容
真空三極管
振蕩器
振蕩線圈
振動(dòng)器
振動(dòng)設(shè)備
震動(dòng)馬達(dá)
整流變壓器
整流二極管
整流濾波
直流電機(jī)
智能抄表
智能電表
智能電網(wǎng)
智能家居
智能交通
智能手機(jī)
中電華星
中電器材
中功率管
中間繼電器