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LED照明保險絲選型要求之開機脈沖

發(fā)布時間:2012-05-31

中心議題:
  • 為什么會有開機脈沖?
  • 哪些元件影響開機脈沖?
  • 實際開機波形的測試
  • 如何保證保險絲開機不斷?
  • 從LED照明的開機脈沖角度來說,快慢斷保險絲均可適用

保險絲在整個LED照明的電源中所占比率很小,一般一個電源只使用1顆保險絲,很多情況下不太能夠引起電源設(shè)計工程師的注意,在此向各位工程師朋友分享一下在LED lighting上保險絲使用的經(jīng)驗。

在LED照明電源上選擇保險絲有很多考慮因素,但是其中一個很重要的因素就是要考慮電源開機瞬間所導(dǎo)致的開機脈沖,如果選型不當,開機脈沖會把保險絲沖斷,導(dǎo)致燈點不亮。

一、為什么會有開機脈沖?

由于LED 照明電源一般都是開關(guān)電源,而開關(guān)電源一般都會使用較大的電容濾波,由于開機瞬間電容充電而形成一個較大的電流尖峰。

從理論上來看,電容充電的影響因素有3個:

 
二、哪些元件影響開機脈沖?

由于LED照明電路,在整流橋之前比較類似,所以針對LED照明輸入電路來逐一分析影響因素:


 
  • Fuse、PCB走線、整流橋,此3部分只影響參數(shù)R。如果總阻抗增加,會降低Peak值,同時增加脈沖寬度。
  • MOV,無影響
  • X電容,會影響C和R,但是與濾波電容相比,X電容往往非常小,可以忽略不計。所以也可以認為無影響。電感,本身帶有阻抗與電感;所以一方面影響脈沖的Peak,另外也會起到延長脈沖的作用。在實際使用中,影響比較大一些。
  • 濾波電容,由于電容量與ESR的存在,導(dǎo)致濾波電容的大小和種類的不同,開機脈沖的Peak與實際寬度也不一樣。濾波電容是實際使用中對于開機脈沖影響最大的電源元件。
  • PFC:帶有PF值要求的電路,往往使用更小的濾波電容,同時還會存在補償電路,所以開機脈沖往往非常小。美國能源之星對>5w的LED照明燈具就有PF值要求;采用IEC標準的國家或地區(qū)25w以上有要求。

三、實際開機波形的測試
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由于電網(wǎng)電壓是正弦波,隨著相位的不同,電源的開機脈沖也不同,所以我們選擇在90°相位情況下測試。

1、電容增大,由于ESR和容量的共同影響,導(dǎo)致開機脈沖Peak增大,脈沖寬度也增加


 
2、使用色碼電感后,由于阻抗與電感的共同作用,改變了波形的形狀,同時降低了脈沖的Peak電流值。
 


四、如何保證保險絲開機不斷?

每次脈沖沖擊保險絲,保險絲都會受到一定的損傷,經(jīng)過多次反復(fù)沖擊保險絲就會熔斷。以下為AEM產(chǎn)品耐受沖擊次數(shù)的表格:
 


如果要保證保險絲承受10萬次的電源開機脈沖沖擊而不斷,那么要選擇保險絲的I2t>開機脈沖能量的5倍以上。以2.2uF電容無電感的脈沖波形為例,計算開機脈沖能量=(37.5)2*0.000019*1/2=0.013,只要選擇保險絲I2t > 0.065(0.013*5)即可保證保險絲可承受冷開機情況下10萬次脈沖。如果考慮熱開機情況,那么需要考慮溫度折減系數(shù),以AEM產(chǎn)品為例,在105℃狀態(tài)下,大約只折減80%,也就是說,如果要達到熱開機10萬次,保險絲不斷,那么只要選擇保險絲的I2t > 0.081(0.065/80%)。

五、從LED照明的開機脈沖角度來說,快慢斷保險絲均可適用


有很多工程師朋友因為使用習(xí)慣而較多的采用慢斷型保險絲,實際上對于LED照明來說快慢斷保險絲均可滿足要求,只要在選型的時候注意保證保險絲的I2t > 開機脈沖的6.5倍即可保證熱開機10萬次不斷。

目前市場上能夠滿足LED照明的保險絲種類比較多,常見的有傳統(tǒng)的玻璃管、陶瓷管、塑封插件等類型,也有如AEM 推出的250Vac貼片保險絲——MF系列,如果工程師朋友遇到使用空間、生產(chǎn)工藝成本的壓力,可以選用貼片型的產(chǎn)品。
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