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電解電容一直被視為LED驅動電源設計的瓶頸——目前電解電容的壽命都在幾千小時，這與LED器件10萬小時壽命相比，有難以逾越的差距。因此，對于 LED照明系統來說，鋁電解電容器是導致LED驅動電路壽命達不到要求的關鍵元件。 近年來有很多LED驅動器件廠商都在嘗試推廣無電解電容的驅動電源解決方案。電子元件技術網資深專家指出，無電解電容方案的弊端——一方面，無電解電容器方案使得市電整流輸出電壓紋波加大，如果不加以處理就會導致LED輸出電壓紋波的增加，而如果LED工作在滿功率狀態，就可能出現市電頻率下的周期性過電流（或過功率），最終結果還是會導致壽命的縮短；另一方面，如果降低工作電流，盡管不會出現過功率，但是會引起損耗的加大，而且會產生比較大的LED電流變化，會導致如嚴重的頻閃 因此，人們一直在尋找其他的電解電容替代解決方案。目前，越來越多的設計者開始關注用MLCC（片式多層陶瓷電容器）來替代電解電容。上周末在深圳由電子元件技術網舉辦的“LED照明設計技術交流會”上，TDK的專家就分享了他們在LED驅動電源中采用MLCC的一些設計思路。 TDK-EPC的技術專家加加谷光晴指出，電解電容有一個很大特點，就是ERS值比較高——如果ERS比較高，以發熱的形式流過去，就會導致電解電容損耗比較高；另外它的紋波電流比較高，同樣會引起自身發熱非常嚴重，以上兩個因素疊加，自身發熱達到一定程度，會加速電解液揮發的速度。同時在高溫影響下，電容容值也會衰減，所以整個呈現惡性循環的趨勢。 而與之相比，MLCC最大的優點就是壽命比較長，另外它在高溫和低溫下的表現非常一致，因此在如本的LED照明解決方案中，很多會考慮采用MLCC，因為日本目前是業界當中LED壽命關注最大的國家，要求LED照明產品壽命都要保證4萬小時以上。 當然，MLCC也有其弱點，一是跟同等容量的電解電容相比，單價會比較高；另外MLCC有偏壓的特性，偏壓特性導致容量衰減，導致燈具的頻閃現象。不過就頻閃的問題，在一個客戶的設計中，原來采用了 4.7uF的電解電容，從電流曲線來看，沒有中斷，所以不會出現閃頻的現象；而在用同樣容值的MLCC替代電解電容后就有可能產生頻閃。這是因為MLCC 一旦施加電壓，容量就會有衰減，如4.7uF 電容在50V、25攝氏度使用時，容量會下降到2.24.7uF，會產生實效容量不足，從而導致頻閃。但是在將MLCC的容值提高到10uF時，頻閃消失了。因此TDK的專家得出結論 ——用MLCC替代電解電容時，不能同等電容去替換，要選擇大一點的MLCC去進行替換。 加加谷光晴透露，深圳電子展上的那些LED照明廠商，整個電源用的電容全部換成了MLCC。通常在不同的LED照明領域可以選擇不同的MLCC產品：針對中耐壓產品，可選用100V 到630V的產品；針對有耐高溫需求的產品，選在150攝氏度對應的產品；三是在交通燈、路燈等應用中，選擇耐機械應力、耐熱沖擊的產品。 不過，面臨MLCC的挑戰，電解電容也沒有淡出人們的視野，資料中顯示，Rubycon推出推出的ZLH、YXJ系列低壓電解電容器和BXA、BXC系列高壓長壽命電解電容器，直徑10mm的電解電容器可以達到105℃下1萬小時的壽命，按理論推算，在75℃環境下其壽命可以達到8萬小時；考慮其他影響因素，達到75℃下5萬小時壽命沒有問題，國產高壓鋁電解電容器的壽命近年來也有較大的提高，很多鋁電解電容器制造商已經可以制造出105℃下1萬小時產品，可以滿足3萬小時以下的LED驅動電路的需要。所以說，技術的競賽還在繼續，好戲還在后頭。 |
