DoB高壓線性驅動IC的發(fā)展趨勢
什么是DoB IC ("去"電源化)方案
DoB (Driver on Board) 或 Driverless, 也就是我們通常所說的 "去"電源化,其實不是無電源,而是一種區(qū)別于傳統(tǒng)開關電源的新的驅動方式,是基于LED特性而派生出來的一種新的驅動方式。
DoB IC方案在行業(yè)里己有很多的先行者,國外主要有首爾半導體、英國LynkLabs、美國德州儀器、Exclara,臺灣地區(qū)有工業(yè)技術研究院、Interlight等巨頭。而國內起步較晚,緣由于中國的研發(fā)儲備不夠,響應速度慢。但國內的發(fā)展迅速,現(xiàn)已有一批企業(yè)跟上腳步,研發(fā)DoB IC。但行業(yè)尤其是傳統(tǒng)電源廠家對于"無電源"產(chǎn)品的排斥甚至于打壓,在一定程度上阻礙了這項具有革新意義的新技術的發(fā)展。
DoB IC方案是LED照明驅動發(fā)展未來之路
從三個方面重點探討:
標準化、規(guī)模化、自動化
傳統(tǒng)電源器件多,體積大、加工復雜給標準化、自動化、及規(guī)?;a(chǎn)帶來不便,據(jù)不完全統(tǒng)計,目前在中國有不少于2萬多家LED燈具廠家。相信在未來的5-10年,將會有超過上千家企業(yè),要想在這場殘酷竟爭中得以生存,提高生產(chǎn)效率加快自動化程度將是必經(jīng)之路。如果還依賴傳統(tǒng)電源,將會面臨很大的挑戰(zhàn)。
穩(wěn)定性
因傳統(tǒng)的電源的元器件多,不良因數(shù)自然增加。尤其電解電容的壽命問題直接導致LED燈具故障的概率增加。雖然在DoB IC驅動中為了消除100HZ的工頻頻閃,在填谷中會用到電容,但些電容在具體應用上與傳統(tǒng)電源的電容有本質上的區(qū)別。另一方面,線性填谷中的電容失效不會導致死燈。而傳統(tǒng)電源中的電容失效直接導致死燈。
智能照明
從智能照明而言,相比傳統(tǒng)的開關電源驅動,線性IC驅動有它的先天優(yōu)勢。傳統(tǒng)電源也可實現(xiàn)智能照明,但付出的成本或系統(tǒng)集成的代價遠超過線性。
綜合上述再來看這張表,無論從穩(wěn)定性、安全性、性能參數(shù)及成本高來看,DoB線性IC是一種高性價比的LED驅動方案。
目前DoB IC存在的問題
1) 燈珠利用率和效率低
2) 線性調整率差導致的工作電壓范圍窄、難散熱、壓閃等問題
3) 100HZ工頻頻閃
4) 單顆IC驅動功率小,最多9W
如果不能根本上解決以上提及的核心問題,就很難說DoB IC驅動方案是LED驅動的未來。
如何解決DoB IC存在的問題?
?。?)通過高階分段來提高電源效率。高階分段的核心是通過NMOS和PMOS混合控制實現(xiàn)23階的分段驅動。這里的23階分段階式23段指的不是傳統(tǒng)物理上的LED燈串分段,而是邏輯上的23種狀態(tài)。
在這里對比一下常見的4段和高階分段的電壓波形,從圖中可見23階的分段驅動電壓波形幾乎和正弦波,這樣提升電源效率90%以上,從而我們的IC最大可以驅動25W。
(2)動態(tài)配置,其實概括起來是用簡單的一句話:當電壓低時各子串并聯(lián),當電壓高時各子串串聯(lián)。這句話聽起來很簡單,不過花費了近半年的時間,我們稱這為"動態(tài)配置"。各子串燈珠在各電壓分段持續(xù)點亮,從而提升10%-15%光效和燈珠利用率。
?。?)要解決100HZ工頻頻閃,需要通過主動填谷技術:當電壓升高時對電容充電,當電壓過零點附近時,電容給燈串供電。完全克服100%,100HZ頻閃。在這些基礎上也同時提高了10%-15%燈珠利用率和光效。
?。?)線性調整率差,工作電壓窄,是目前阻礙線性驅動發(fā)展的重要因素。燈具功率隨著電壓的升高而升高,這是很差的用戶體驗。通過所謂的"動態(tài)配置"和"主動填谷"使得在不同電壓狀態(tài)下,輸出功率保持基本不變,很好地解決了線性調整率差的問題。
?。?)壓閃是大范圍電壓不穩(wěn)定波動情況下,引起光輸出的變化。對于還存在的壓閃問題,還未能得到解決。在這里采用了線電壓補嘗技術。當電壓大范圍波動時,如果DoB IC會檢測到峰值電壓的變化,自動補償光輸出變化,就可以抑制了電壓波動時引起燈具的閃爍。
?。?)提高效率、散熱技術,單顆驅動功率至25W。
DoB IC方案在智能照明中的先天優(yōu)勢
要實現(xiàn)智能家居離不開智能照明,而沒有智能驅動,很難稱得上智能照明。
調光可以分為內置調光和外置調光
所謂的內置調光是IC內部已經(jīng)集成分段調光功能在不增加任何電源成本,不降電源性能指標的同時實現(xiàn)快捷的開關調光。通過開關可實現(xiàn)100%-50%-10%三級開關調光, 同時也可實現(xiàn)調色溫的功能。
所謂的外置調光,大家可以看看這張構架圖:外置的各種傳感器如雷達/紅外/聲控模塊或者WIFI/藍牙/zigbee模塊傳輸指令給MCU主控芯片(有可能包含在無線通信模塊中),MCU通過SDQ單線協(xié)議對線性恒流驅動芯片發(fā)送指令,從而實現(xiàn)對燈具亮度的動態(tài)變化。以最低的系統(tǒng)成本和最大的靈活性,實現(xiàn)各種復雜的智能調光。
DoB IC方案市占有率還不高原因
首先從時間及發(fā)展歷程來看,DoB IC方案這幾年才得到飛速發(fā)展,相對于已經(jīng)發(fā)展了幾十年的傳統(tǒng)驅動來說是個新的方向和革新,要取代傳統(tǒng)開關電源需要一個產(chǎn)業(yè)驗證的過程。
其二更為重要的是線性IC驅動目前存在的核心問題還沒得到解決,在性能上和開關電源比還有一定的距離。這些都是阻礙線性驅動發(fā)展而不被廣泛認可的原因。
如果存在的問題無法得以解決那么線性IC驅動將永遠只是個趨勢。它將無法取代傳統(tǒng)電源驅動,也就不可能成為所謂的未來主流。