帮你认识LED中的亲兄弟 隔离与非隔离

2014-11-22 17:34:34来源: 互联网 关键字:LED  隔离  非隔离

LED如今在电源市场上占据着一大块的位置,其亮度高、低功耗、寿命长、启动快,功率小、无频闪、不容易产生视 觉疲劳等优点使之成为受消费者好评的重要因素。在电源行业,LED的隔离非隔离恐怕是最常听到的两个名词,那么它们到底是什么?两者的区别又是什么?小 编将借助本文来帮你认识这两者。

主要从以下几个方面:

安全性

隔离电源是 使用变压器将220V电压通过变压器将电压降到较低的电压,然后再整流成直流电输出供电使用。因为变压器的主线圈承受220V电压,次级线圈只承受输出的 低交流电压,并且主次线圈之间并不直接连接,所以称为隔离电源。变压器的转换过程是:电-磁-电,没有和大地连接,所以不会发生触电危险。

而 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;两者从表面上看就是有无变压 器的区别。LED非隔离设计仅限于双绝缘产品,例如灯泡的替代产品,其中LED和整个产品都集成并密封在非导电塑料中,因此,最终用户并没有任何触电的危 险。二级产品都是隔离型的,价格相对比较昂贵。非隔离电路是输入电源通过升降压之后直接加在了LED负载上,有触电危险存在。

所以要通过安 规认证,比如3C、UL、CE等,非隔离就麻烦,一般生产厂家没有绝对的设计技术实力,一般不好通过。因为绝缘及爬电距离不够,只能从灯具物理结构设计 了。灯管是可以接受的,也有全塑的,比如,通常LED和铝散热器之间的绝缘也就靠铝基板的印製板的薄膜绝缘。虽然这个绝缘层可以耐 2000V高压,但有时螺丝孔的毛刺会产生所谓的爬电现象,使得难以通过CE认证。

但作为完整的LED照明灯具产品,产品表面使用者能接触到的部分一定要经过隔离,不能让人触电。而从产品整个系统而言,隔离是不可避免的,区别只是设置隔离的位置不同。作为一个让最终用户能安全使用的产品,一定会考虑绝缘与隔离的可靠性。

注意:需要提醒的是,有些厂家为了节省成本,采用在主线圈上直接抽头提取低电压的办法,这种办法看似有变压器,实际没有次级线圈,不能算是隔离电源!

电性能

再从性能上说,隔离电源的优点是:不会对人体造成威胁,宽电压表现很好,非隔离的现在也很成熟,电压范围略比隔离的差些,电压范围在110V- 300V之间;而隔离电源能做到60-300V。高低电流很均匀。隔离型驱动安全但效率较低,非隔离型驱动效率较高,应按实际使用的要求来选隔离型还是非隔离型驱动。

从恒流精度上:隔离型可以做到±5%以内,而非隔离型则很难做到。

非隔离电路对于浪涌十分敏感,抑制能力差。雷击浪涌,这种电压是瞬间高压,高达几千伏,时间很短,能量极强,这个电压进入电源,对于非隔离BUCK 电路,会瞬间传达到输出,击坏恒流检测环,或是进一步击坏芯片,造成300v直通,而烧掉整条灯管。事实上就是指非隔离电源,在批量出货时,返修率高于隔离LED驱动电源,大都是因为炸坏。而隔离电源炸坏的机率要小不少,非隔离的一般在2%至3%左右。

很多电网电压不稳,隔离也会,现象也是芯片、MOS管、恒流环路全烧坏,但隔离相对少得多。

注意:所以非隔离防浪涌的压敏电阻必不可少,没有压敏能质保的都是浮云。成本与效率

电子产品的成本不光是设计生产成本,批量大的产品也包括维修成本。就LED电源电路结构而言,目前的隔离型方案多是AC/DC的反激式 (Flyback)电路方案,因此相对电路较复杂、成本较高。非隔离型基本是采用DC/DC的升压(Boost)或降压(Buck)电路,则相对电路较简单,因而成本也相对较低。

非隔离由于少了变压的能损耗,效率一般能达到90%以上,而且有更高的功率因素。而隔离一般能效在88%,视功率而定,所以隔离电源发热也比较大。

非隔离电源在效率和成本上比隔离电源较有优势。隔离电源效率不易做高,处理不好的话热量很大,成本也高,尤其是做那种内置灯管的LED日光灯。但非隔离电源,因为对雷击浪涌电压抑制能力较差,大批量出货时,就会遇到很多损坏。

相比隔离电源,非隔离电源主要是减少了变压器,以最少的用料来设计架构,做到相同的产品功能,所以非隔离成本有较大的优势。这估计就是非隔离电源在中国很吃香的原因了。

注意:在低压供电的LED灯具中,以效率和成本优先的原则,其实非隔离型方案是最佳的选择。

使用场合

用隔离的绝缘变压器还是用隔离的防护灯罩外壳,通常需要从多方面去分析,例如成本与製造工艺、效率和体积、绝缘可靠性和安全规范的要求等。这两种类型的设计都将会继续使用,因为每个设计分别满足了不同的市场需求。

从 负载范围说,一般来讲隔离电源的输出带载范围为30-42V,非隔离带载范围可以为30-84V。众多LED厂家在选择电源的时候为了整体的适应性都要求 电源能够适应全电压90-265V输入,带载范围也要求高达84V,这样的选择是存在一定风险和隐患的。90V输入的时候电源可能丧失恒流功能,THD这 些。 非隔离适合做高压小电流,做大电流成本并不比隔离的便宜。

非隔离电源适合的场合:首先是室内的灯具,这种室内用电环境较好,浪涌影响 小,草帽和贴片LED,使用的场合是高压小电流低压大电流用非隔离没有意义,因为低压大电流非隔离的效率并不比隔离的高,成本也低不到多少去,不太适合集 中式照明,何谓集中照明,即在同一条AC线上点上几百只灯具,这时因为一条线上灯具太多,此条线上电压环境较脏,所以击坏灯具的机率变大,故非隔离电源做 的LED灯具。

从产品整个系统而言,隔离是不可避免的,区别只是设置隔离的位置不同。有些设计者採用隔离的变压器设计,因此他们可以简化散热和灯罩的设计。如果用非隔离的驱动设计,在灯壳等结构上就必须考虑可靠的绝缘要求。

注意:作为电源驱动,隔离与非隔离的方案一直都同时存在。

缘于上述几点,这两种架构的电源各有优势,非隔离电源侧重于较高的功率因数及效率,减少了能源的损耗;而隔离电源重视生命的安全和日光灯整体的使用安全性,在功率因数及效率方面略逊于非隔离电源,不同场合和不同使用环境,不同的电源类型没有硬性规定。

关键字:LED  隔离  非隔离

编辑:探路者 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/LED/2014/1122/article_11526.html
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现任华润矽威科技(上海)有限公司市场部经理/高工,上海市传感技术学会理事、副秘书长。

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