光耦怎樣降低LED 電路的功耗？

　　光耦似乎能在不同地電勢(shì)工作的電路之間實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的直流隔離，但這只是表面現(xiàn)象。光耦會(huì)從被隔離電路上吸取電能，轉(zhuǎn)換相對(duì)緩慢，并且具有LED老化的不確定性。現(xiàn)在有一些不用光耦的替代品，如Analog Devices公司的ADUM12xx或德州儀器公司的ISO72x。本設(shè)計(jì)實(shí)例將描述一種光耦的簡(jiǎn)單改進(jìn)方法。

　　圖1是兩個(gè)常見的0 V交流同步設(shè)計(jì)。它試圖通過相應(yīng)增加光耦的負(fù)載電阻值，以降低光耦的LED電流，從而減少隔離電路的功耗，但結(jié)果是較慢和更不確定的開關(guān)速度。為實(shí)現(xiàn)較快而干脆的開關(guān)，就必須犧牲電源效率；不過，這種犧牲獲得的優(yōu)點(diǎn)也是有限的，因?yàn)殡娫葱逝c交流電壓強(qiáng)度呈反向關(guān)系。

　　如光耦在幾乎所有AC周期中均連續(xù)發(fā)光超過標(biāo)稱值，會(huì)導(dǎo)致低的電源效率，以及光耦相對(duì)快速的老化。一個(gè)更大的缺點(diǎn)是過大并且?guī)缀鯚o法控制的過零失真，因?yàn)殡娐返撵`敏度閾值依賴于光耦的參數(shù)。圖1中的設(shè)計(jì)并未提供一種理想的方案。至于效率，根據(jù)光耦的電流傳輸比與AC波幅，它們吸入的電流為5mA~100mA。

　　圖2中的設(shè)計(jì)解決了過高功耗、不確定開關(guān)與LED老化的問題，因此非常適合于寬AC范圍的應(yīng)用。與圖1中的電路相比，圖2的LE

　　D只在接近于零交越點(diǎn)時(shí)才發(fā)光，并從以前充電的電容中獲得能量，因此能將平均電流降低十分之一至百分之一。該設(shè)計(jì)亦提供更快、更確定和更陡的轉(zhuǎn)換。此外，也減緩了可預(yù)期的LED老化問題。圖1中的電阻R1與R2的熱耗不到1.5 W，因此將它們更換為0.1 W器件可以在相同電路板面積上放置更多元件（圖2）。

　　電路的主要元器件包括波幅探測(cè)器D1、電容C1和施密特觸發(fā)器Q1/Q2，用于控制通過光耦LED的電流。D2和D3用于穩(wěn)定Q2的基極電壓，同時(shí)也穩(wěn)定了啟動(dòng)光耦的集電極電流。電容C1通過R1、R2和D1充電。

　　在幾乎所有交流周期內(nèi)，除接近零交越點(diǎn)以外，Q1都是on，而Q2為off。因此，接近零交越點(diǎn)時(shí)，施密特觸發(fā)器Q1與Q2的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，Q2使電容C1恒流放電，因?yàn)橛蒕2、D2、D3、R5和R6構(gòu)成的電路將電流穩(wěn)定在I = （2 × VD - VBE2） / R6，其中VD是在D2或D3上的壓降，而VBE2為Q2的基射電壓。

　　施密特觸發(fā)器有天生的遲滯效應(yīng)，而有些應(yīng)用不需要這種遲滯，圖3就是這樣一種設(shè)計(jì)。它亦表示了在不要求D1最小反向電流時(shí)的方法。但這個(gè)電路最適用于純同步和非可控硅控制。由于LED電流的穩(wěn)定性，這些設(shè)計(jì)擴(kuò)展了交流輸入電壓范圍，可能對(duì)多種交流供電的小產(chǎn)品很有用；并且是一個(gè)設(shè)定LED電流，又沒有LED過載的風(fēng)險(xiǎn)；并且也減少了對(duì)光耦穩(wěn)定性的影響。這些設(shè)計(jì)的一個(gè)更大的優(yōu)點(diǎn)是，它們自身就具有更安全的特性。如遇端子短路情況，隔離與非隔離兩側(cè)之間的電流比圖1電路能小十分之一至百分之一。光耦亦有優(yōu)點(diǎn)。由于低占空比，可以自由減少光耦負(fù)載電阻R8的值，而不會(huì)損失電源效率。這種減小可獲得低的零交越錯(cuò)誤。

　　未來LED封裝形式將往那些方面發(fā)展？

　　1、中功率成為主流封裝方式。目前市場(chǎng)上的產(chǎn)品多為大功率LED產(chǎn)品或是小功率LED產(chǎn)品，它們雖各有優(yōu)點(diǎn)，但也有著無法克服的缺陷。而結(jié)合兩者優(yōu)點(diǎn)的中功率LED產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生，成為主流封裝方式。

　　2、新材料在封裝中的應(yīng)用。由于耐高溫、抗紫外以及低吸水率等更高更好的環(huán)境耐受性，熱固型材料EMC、熱塑性PCT、改性PPA以及類陶瓷塑料等材料將會(huì)被廣泛應(yīng)用。

　　3、芯片超電流密度應(yīng)用。今后芯片超電流密度，將由350MA/mm2發(fā)展為700MA/mm2，甚至更高。而芯片需求電壓將會(huì)更低，更平滑的VI曲線（發(fā)熱量低），以及ESD與VF兼顧。

　　4、COB應(yīng)用的普及。憑借低熱阻、光型好、免焊接以及成本低廉等優(yōu)勢(shì)，COM應(yīng)用在今后將會(huì)得到廣泛普及。

　　5、更高光品質(zhì)的需求。主要是針對(duì)室內(nèi)照明，晶臺(tái)光電將會(huì)以LED室內(nèi)照明產(chǎn)品RA達(dá)到80為標(biāo)準(zhǔn)，以RA達(dá)到90為目標(biāo)，盡量使照明產(chǎn)品的光色接近普蘭克曲線，這樣的光才能夠均勻、無眩光。

　　6、國(guó)際國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步完善。相信隨著LED封裝技術(shù)的不斷精進(jìn)，國(guó)內(nèi)國(guó)際上對(duì)于LED產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)不斷完善。

　　7、集成封裝式光引擎成為封裝價(jià)值觀。集成封裝式光引擎將會(huì)成為晶臺(tái)下一季研發(fā)重點(diǎn)。

　　8、去電源方案（高壓LED）。今后室內(nèi)照明將更關(guān)注品質(zhì)，而在成本因素驅(qū)動(dòng)下，去電源方案逐步會(huì)成為可接受的產(chǎn)品，而高壓LED充分迎合了去電源方案，但其需要解決的是芯片可靠性需要加強(qiáng)。

　　9、適用于情景照明的多色LED光源。情景照明將是LED照明的核心競(jìng)爭(zhēng)力，而未來LED照明的第二次起飛則需要依靠情景照明來實(shí)現(xiàn)。

　　10、光效需求相對(duì)降低，性價(jià)比成為封裝廠制勝法寶。今后室內(nèi)照明不會(huì)太關(guān)注光效，而會(huì)更注重光的品質(zhì)。而隨著封裝技術(shù)提高，LED燈具成本降低成為替代傳統(tǒng)照明源的動(dòng)力，在進(jìn)入家庭照明的過程中，性價(jià)比將會(huì)越來越被客戶所看重。