非隔离开关电源的工作原理浅析

出处:厂商供稿 发布于:2022-09-28 15:41:49

    随着电子行业的发展,对电源的要求越来越高,体积更小,可靠性更高,电源模块作为集成器件应运而生。其具有隔离作用,抗干扰能力强,自带保护功能,便于后期系统集成等优点被越来越广泛的应用。
    非隔离电源是用220V直接输入到电子电路,在通过电子元件降压输出,输入输出是通过电子元件直接连接的,所以称非隔离电源;
    非隔离开关电源的工作原理浅析
    在LED照明应用中,由于非隔离开关电源的效率较高,所以有较多客户青睐,占了一部分的市场份额。以SN3 910为代表,市场上有一系列类是功能的IC,如BP2808,SMD802,AM850,SN3910.。。。等。就价位来说,国内有些厂家的IC已经降到两块多人民币。所以对于低成本的应用,还是比较合理的选择。接下来以SN3910为例来说明此类IC的应用线路及思路。
    工作原理:
    1、当Q1导通时,输入电流Iin通过负载LED、电感L1、Q1到输入电源负极。LED等发光的同时L1电感中的电流慢慢上升,达到峰值,直到Q1断开,L1储存能量。
    2、当Q1断开时,由于“电容两端的电压不能突变,流过电感的电流不能突变。”的原理,流过L1电感的电流通过续流二级管D1,负载LED形成回路。电感中的电流从峰值下降到一个值(该值如果大于零,Q1导通,则工作在CCM;等于零,Q1立即导通,则工作在BCM;等于零,Q1没有及时导通,则DCM),直到Q1导通。
    注意:对于大部分的BUCK电路多设计工作在CCM,因为有以下两点好处:
    1、 工作在CCM,输出纹波电流比较小。
    2、 工作在CCM,输出电流比较好控制: Io=(ILpkh+ILpkl)/2
    这里的Io为输出电流有效值,ILpkh 和ILpkl分别为电感电流峰值和谷值。
    从DATAsheet可以看出:内部设置的VCS电压为:250mV,通过设置CS引脚到地的电阻,可以设置通过负载LED的峰值电流,那么是如何达到恒流的目的的呢?
    从公式Io=(ILpkh+ILpkl)/2,可知:通过RCS设置了ILpkh,如果能够设置ILpkl的话,问题就解决了。
    TOFF引脚到地的一个电容,用来设置TOFF(关断时间),在每个工作周期,有相同的关断时间;从电感的放电回路可以看出,如果在TOFF时间内,通过电感电流没有下降到0的话(CCM),那么Io=(ILpkh+ILpkl)/2能得到一个恒定的ILpkl,因此达到恒流的目的。
    这样我们可以考虑如何设置电感L1 、RCS、COFF了。以一个常用的一个实例来说明:
    INPUT:85~265Vac 50/60HZ
    OUTPUT: 40V 0.35A (12LED)
    首先:设置TOFF,从数据手册可以查到以下公式。
    假设:COFF=220,则:Toff=11.73uS。
    假定输出电流纹波系数为0.8,则:
    RCS=VCS/IPKH=0.25/(0.35+(0.35*0.8)/2)=0.51R
    计算电感量:
    L等于40*11.73/(0.35*0.8)=1.676mH

    LED驱动电源非隔离的优点、缺点:

    1、对灯具的安全规范要求高,人可以触摸到的非安规材料部分与电路需要加强绝缘。
    2、相对于隔离式,体积可以比较小,价格比较低。
    3、效率相对较高。
    非隔离电源一般都采用电感作为恒流控制的主要器件,基本上都是采用单组线圈绕制,加工容易并且磁芯也比较小,要求不高,很容易大批量生产。
    非隔离驱动的能效一般都可以做到0.93-0.96。
    非隔离驱动电源比隔离驱动电源的能效要高5%左右,也就是说使用非隔离驱动电源比使用隔离驱动电源可以节省电费5%左右。因为非隔离驱动电源效率高损耗低,所以内部元器件发热量小,整个驱动的温升也就低很多,驱动电源的使用寿命主要取决于电解电容器的寿命,电解电容的寿命和温度有直接的关系,每降低10度温度电解电容器的寿命就会延长一倍,这样一来非隔离驱动电源就很容易做到比较长的寿命。
关键词:电子

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