测试| 断续电流型调光调色温电源的严重隐患

小泉泉
发布于 2014-10-24 #PPT/视频/资料直接看回复推送文章

关于调光调色温电源输出电流的说明LED调光调色温电源通常采用两级转换方案，如图A，第一级是一个恒压源，第二级是两个恒流源。　　第一级恒压源就是常规的恒压源，各厂家的设计应没有太大的区别。　　第二级恒压源的方案则有两个大方向可选。一个是连续电流型(如图A)，一个是断续电流型(如图B)。下面分别加以说明。　　连续电流型：顾名思义，连续电流型的输出电流是连续的，电流波形同标准LED恒流源的输出电流波形基本相同。其电路主要元件有开关管、电感、二极管、电容。按工作方式可细分成两个分支，一个是线性，一个PWM。如果是线性工作模式，则输出电流就是一条直线。若工作在PWM模式，则输出电流有少量纹波。在某些细节上，这两种模式各有一些小缺点，但都能使LED工作在较好的状态。　　图A

　　断续电流型：输出电流是断续的，即脉冲状，电流波形和标准LED恒流源完全不同。这种方案的优点就是成本低，其电路的主要元件只有开关管，通过控制开关管开通和关断时间的比例调节LED的电流。在开关管开通的时候，相当于恒压源直接接在LED上，显然不符合LED的基本要求。
这种方案有着严重缺陷，但具体是哪些缺陷则取决于其工作频率的选择。如果频率较低，LED会有尖峰电流，尖峰电流的幅度取决于恒压源输出电压和LED电压的差距。量产时很难匹配好。即使匹配好两者，LED工作发热后，电压会下降，还会恶化这个指标。不仅LED的寿命受影响，针刺般的灯光对人眼显然不好，虽然你感觉不到。
如果把工作频率提高，上述缺点会大幅减弱，但效率又会有明显损失，严重的可能损失百分之几十。综上所述，这种方案在小功率情景照明里应用可能问题不大，在功率较大的标准照明上应用有较大隐患。　　图B

　　下面，我们将结合实际测试的情况分析断续电流型(脉冲电流型)在调节的过程中功率以及输出电流的变化，以及这种调节方式所带来的问题。　　测试方法说明：在断续电流型的调光调色温电源的输出串一个1Ω的电阻，通过测试电阻上的电压值来反映输出电流值。　　步骤一：用遥控器将LED的亮度调至最高，测试电源的输入参数和输出电流。此时，电源的输入功率为10.7W。
如图-1所示，由于是满功率状态，此时电流接近连续的状态，此时的输出平均电流和峰值电流一样。输出平均电流和峰值电流均为240mA。　　图-1 最大亮度时的输入参数

　图-2 最大亮度时输出电流的波形

步骤二：用遥控器的亮度调节键将亮度调低，此时输出的占空比调节至50%，即如果按照合理的调节方式，此时的输出电流为额定电流的一半，输出功率也减少接近一半。　但情况并非如此!由图-4可以看出，此时输出电流的峰值为488mA，峰值电流增加了超过一倍，但实际上平均电流仍然很接近240mA，这意味着输出占空比50%-100%这个调节过程中，输出电流的平均值基本不变，灯具的亮度基本上没有变化，在这个调节范围，使用者不仅是在做无用功，更严重的是灯珠要承担比额定值高一倍的峰值电流，这会严重影响灯珠的寿命!
同时，我们可以看到输入功率也变大了(输出占空比为100%的时候功率时10.7W，占空比为50%的时候功率时11.4W)，多损耗的功率全部转换成输出开关管上的热量。　　图-3 输出占空比调节至50%时的输入参数

　　图-4 输出占空比调节至50%时的电流波形

　　步骤三：进一步调节，将输出的占空比调至25%，这时候一个更恶劣的情况出现了!
由图-6的电流波形我们可以看到，此时，输出的峰值电流为864mA,平均电流为216mA，平均电流下降了，但输入功率居然比输出占空比为100% 的时候高出了2.1W。这说明这种状态下效率损失很严重，虽然灯的亮度降低了，但却浪费了更多的电。而且，值得我们再次注意的是，此时输出电流的峰值是输出占空比为100%时的电流的2.88倍!图-5 输出占空比调节至25%时的输入参数