隨著電子行業(yè)的發(fā)展，對(duì)電源的要求越來(lái)越高，體積更小，可靠性更高，電源模塊作為集成器件應(yīng)運(yùn)而生。其具有隔離作用，抗干擾能力強(qiáng)，自帶保護(hù)功能，便于后期系統(tǒng)集成等優(yōu)點(diǎn)被越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

非隔離電源是用220V直接輸入到電子電路，在通過(guò)電子元件降壓輸出，輸入輸出是通過(guò)電子元件直接連接的，所以稱非隔離電源;

非隔離開關(guān)電源的工作原理淺析

在LED照明應(yīng)用中，由于非隔離開關(guān)電源的效率較高，所以有較多客戶青睞，占了一部分的市場(chǎng)份額。以SN3 910為代表，市場(chǎng)上有一系列類是功能的IC，如BP2808，SMD802，AM850，SN3910.。。。等。就價(jià)位來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)有些廠家的IC已經(jīng)降到兩塊多人民幣。所以對(duì)于低成本的應(yīng)用，還是比較合理的選擇。接下來(lái)以SN3910為例來(lái)說(shuō)明此類IC的應(yīng)用線路及思路。

工作原理：

1、當(dāng)Q1導(dǎo)通時(shí)，輸入電流Iin通過(guò)負(fù)載LED、電感L1、Q1到輸入電源負(fù)極。LED等發(fā)光的同時(shí)L1電感中的電流慢慢上升，達(dá)到峰值，直到Q1斷開，L1儲(chǔ)存能量。

2、當(dāng)Q1斷開時(shí)，由于“電容兩端的電壓不能突變，流過(guò)電感的電流不能突變。”的原理，流過(guò)L1電感的電流通過(guò)續(xù)流二級(jí)管D1，負(fù)載LED形成回路。電感中的電流從峰值下降到一個(gè)值(該值如果大于零，Q1導(dǎo)通，則工作在CCM;等于零，Q1立即導(dǎo)通，則工作在BCM;等于零，Q1沒(méi)有及時(shí)導(dǎo)通，則DCM)，直到Q1導(dǎo)通。

注意：對(duì)于大部分的BUCK電路多設(shè)計(jì)工作在CCM，因?yàn)橛幸韵聝牲c(diǎn)好處：

1、 工作在CCM，輸出紋波電流比較小。

2、 工作在CCM，輸出電流比較好控制： Io=(ILpkh+ILpkl)/2

這里的Io為輸出電流有效值，ILpkh 和ILpkl分別為電感電流峰值和谷值。

從DATAsheet可以看出：內(nèi)部設(shè)置的VCS電壓為：250mV，通過(guò)設(shè)置CS引腳到地的電阻，可以設(shè)置通過(guò)負(fù)載LED的峰值電流，那么是如何達(dá)到恒流的目的的呢?

從公式Io=(ILpkh+ILpkl)/2，可知：通過(guò)RCS設(shè)置了ILpkh，如果能夠設(shè)置ILpkl的話，問(wèn)題就解決了。

TOFF引腳到地的一個(gè)電容，用來(lái)設(shè)置TOFF(關(guān)斷時(shí)間)，在每個(gè)工作周期，有相同的關(guān)斷時(shí)間;從電感的放電回路可以看出，如果在TOFF時(shí)間內(nèi)，通過(guò)電感電流沒(méi)有下降到0的話(CCM)，那么Io=(ILpkh+ILpkl)/2能得到一個(gè)恒定的ILpkl，因此達(dá)到恒流的目的。

這樣我們可以考慮如何設(shè)置電感L1 、RCS、COFF了。以一個(gè)常用的一個(gè)實(shí)例來(lái)說(shuō)明：

INPUT：85~265Vac 50/60HZ

OUTPUT： 40V 0.35A (12LED)

首先：設(shè)置TOFF，從數(shù)據(jù)手冊(cè)可以查到以下公式。

假設(shè)：COFF=220，則：Toff=11.73uS。

假定輸出電流紋波系數(shù)為0.8，則：

RCS=VCS/IPKH=0.25/(0.35+(0.35*0.8)/2)=0.51R

計(jì)算電感量：

L等于40*11.73/(0.35*0.8)=1.676mH

LED驅(qū)動(dòng)電源非隔離的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)：

1、對(duì)燈具的安全規(guī)范要求高，人可以觸摸到的非安規(guī)認(rèn)證材料部分與電路需要加強(qiáng)絕緣。

2、相對(duì)于隔離式，體積可以比較小，價(jià)格比較低。

3、效率相對(duì)較高。

非隔離電源一般都采用電感作為恒流控制的主要器件，基本上都是采用單組線圈繞制，加工容易并且磁芯也比較小，要求不高，很容易大批量生產(chǎn)。

非隔離驅(qū)動(dòng)的能效一般都可以做到0.93-0.96。

非隔離驅(qū)動(dòng)電源比隔離驅(qū)動(dòng)電源的能效要高5%左右，也就是說(shuō)使用非隔離驅(qū)動(dòng)電源比使用隔離驅(qū)動(dòng)電源可以節(jié)省電費(fèi)5%左右。因?yàn)榉歉綦x驅(qū)動(dòng)電源效率高損耗低，所以內(nèi)部元器件發(fā)熱量小，整個(gè)驅(qū)動(dòng)的溫升也就低很多，驅(qū)動(dòng)電源的使用壽命最主要取決于電解電容器的壽命，電解電容的壽命和溫度有直接的關(guān)系，每降低10度溫度電解電容器的壽命就會(huì)延長(zhǎng)一倍，這樣一來(lái)非隔離驅(qū)動(dòng)電源就很容易做到比較長(zhǎng)的壽命。

非隔離LED驅(qū)動(dòng)電源雖然有以上這么多優(yōu)點(diǎn)但是也有它的缺點(diǎn)：

非隔離驅(qū)動(dòng)的輸出端帶電，人體不能夠觸摸到，一旦觸摸到就有可能被觸電的危險(xiǎn)(因?yàn)樗妮斎腚娫磁c輸出電源之間沒(méi)有通過(guò)變壓器隔離基本上是相通的，當(dāng)人觸及到輸出線上時(shí)就等于觸摸到輸入電源線上一樣有可能被電擊)。

不適宜做低電壓大電流輸出，如果這樣做的話很難發(fā)揮它的那些優(yōu)勢(shì)，在成本方面也和隔離電源相差無(wú)幾。

通過(guò)上面的分析我們已經(jīng)基本上了解到了LED非隔離驅(qū)動(dòng)電源幾方面的特點(diǎn)，也就不難可以很好地應(yīng)用它了。

只要燈具外殼達(dá)到了安規(guī)要求(塑料燈具外殼為首先，金屬外殼燈具必須處理好燈板的走線和金屬外殼之間的絕緣強(qiáng)度和爬電距離)，或者說(shuō)可以耐得住交流1500-2500V的絕緣耐壓，就可以選用非隔離驅(qū)動(dòng)電源，這樣用起來(lái)不但效果好、壽命長(zhǎng)而且又節(jié)省成本。

對(duì)于上述的優(yōu)缺點(diǎn)，大部分我們都很好理解，由于電源發(fā)生異常后，電源隔離與否對(duì)負(fù)載的危害大小，我們以Buck和它對(duì)應(yīng)的隔離電路即正激電路來(lái)簡(jiǎn)單分析，如下列圖示。

由圖1和圖2可知，對(duì)于Buck電路而言，若開關(guān)管擊穿短路，由于沒(méi)隔離，輸入端較高的電壓，直接通過(guò)電感作用在負(fù)載端，負(fù)載很可能因?yàn)檫^(guò)壓燒毀。

由圖3和圖4可知，對(duì)于正激電路而言，同樣開關(guān)管擊穿短路，對(duì)負(fù)載而言，只是失去了供電的電源而斷電，不會(huì)對(duì)負(fù)載本身造成其它影響。