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无电解电容LED驱动方案中输出功率的测量

无电解电容LED驱动方案中输出功率的测量

  LED灯珠作为一个半导体器件,其寿命长达50,000小时以上。而LED照明驱动方案中普遍用到电解电容,其寿命则仅为5,000~10,000小时。这样电解电容的短寿命与LED灯珠的长寿命之间有一个巨大的差距,削弱了LED的优势。因而无电解电容LED驱动解决方案受到市场青睐。

  美芯晟科技推出了基于MT7920的无电解电容LED驱动解决方案(见图1)。在该方案中,在全桥堆之后,采用容值较小的CBB高压陶瓷电容或薄膜电容取代了高压电解电容,去掉了电解电容,同时也提高了功率因子(PFC,在85VAC~265VAC范围可以全程高于0.9)。而输出电容C8和C9可以用陶瓷电容替代电解电容。从而实现了完全无电解电容。

  图1、基于MT7920的隔离LED驱动方案。

  * 当输出电容C8、C9采用470?F电解电容,驱动6颗LED时,测量结果如下:

  输入电压Vin = 220VAC,输入功率Pin = 7.54W

  输出电压Vo = 19.33V (万用表读数)

  输出电流Io = 327mA (万用表读数)

  输出功率Po = Vo * Io = 6.32W

  效率η = 6.32/7.54 = 83.8%

  采用电解电容时的输出电压,电流的波形如图2所示。从波形图上可以看出,输出电压、电流均存在一定的纹波。这在单级PFC恒流驱动方案中不可避免的,加大输出电容C8、C9,可以进一步减小输出纹波。同时我们注意到示波器上电流、电压的平均值与万用表的读数基本相同。也即是万用表所测量到的直流电压、电流值为平均值。

  图2、输出采用电解电容(470?F X 2)时的电流、电压波形。

  (Ch1=蓝色:输出电压; Ch4=绿色:输出电流; 数学运算=红色:Ch1*Ch4)

  进一步,在示波器上,用输出电压与输出电流相乘所得的瞬时功率曲线的平均值6.34W也基本与用平均电压与平均电流相乘所计算的功率相同。

  * 当输出电容C8、C9采用22?F陶瓷电容,驱动6颗LED时,测量结果如下:

  输入电压Vin = 220VAC,输入功率Pin = 8.10W

  输出电压Vo = 19.07V (万用表读数)

  输出电流Io = 334mA (万用表读数)

  输出功率Po = Vo * Io = 6.37W

  效率η = 6.37/8.10 = 78.6%

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