非隔离开关电源的工作原理浅析

随着电子行业的发展，对电源的要求越来越高，体积更小，可靠性更高，电源模块作为集成器件应运而生。其具有隔离作用，抗干扰能力强，自带保护功能，便于后期系统集成等优点被越来越广泛的应用。

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；

非隔离开关电源的工作原理浅析

在LED照明应用中，由于非隔离开关电源的效率较高，所以有较多客户青睐，占了一部分的市场份额。以SN3 910为代表，市场上有一系列类是功能的IC，如BP2808，SMD802，AM850，SN3910.。。。等。就价位来说，国内有些厂家的IC已经降到两块多人民币。所以对于低成本的应用，还是比较合理的选择。接下来以SN3910为例来说明此类IC的应用线路及思路。

工作原理：

1、当Q1导通时，输入电流Iin通过负载LED、电感L1、Q1到输入电源负极。LED等发光的同时L1电感中的电流慢慢上升，达到峰值，直到Q1断开，L1储存能量。

2、当Q1断开时，由于“电容两端的电压不能突变，流过电感的电流不能突变。”的原理，流过L1电感的电流通过续流二级管D1，负载LED形成回路。电感中的电流从峰值下降到一个值（该值如果大于零，Q1导通，则工作在CCM;等于零，Q1立即导通，则工作在BCM;等于零，Q1没有及时导通，则DCM），直到Q1导通。

注意：对于大部分的BUCK电路多设计工作在CCM，因为有以下两点好处：

1、 工作在CCM，输出纹波电流比较小。
2、 工作在CCM，输出电流比较好控制： Io=（ILpkh+ILpkl）/2

这里的Io为输出电流有效值，ILpkh 和ILpkl分别为电感电流峰值和谷值。

从DATAsheet可以看出：内部设置的VCS电压为：250mV，通过设置CS引脚到地的电阻，可以设置通过负载LED的峰值电流，那么是如何达到恒流的目的的呢？

从公式Io=（ILpkh+ILpkl）/2，可知：通过RCS设置了ILpkh，如果能够设置ILpkl的话，问题就解决了。

TOFF引脚到地的一个电容，用来设置TOFF（关断时间），在每个工作周期，有相同的关断时间;从电感的放电回路可以看出，如果在TOFF时间内，通过电感电流没有下降到0的话（CCM），那么Io=（ILpkh+ILpkl）/2能得到一个恒定的ILpkl，因此达到恒流的目的。

这样我们可以考虑如何设置电感L1 、RCS、COFF了。以一个常用的一个实例来说明：

INPUT：85~265Vac 50/60HZ
OUTPUT： 40V 0.35A （12LED）
首先：设置TOFF，从数据手册可以查到以下公式。
假设：COFF=220，则：Toff=11.73uS。

假定输出电流纹波系数为0.8，则：

RCS=VCS/IPKH=0.25/（0.35+（0.35*0.8）/2）=0.51R

计算电感量：

L等于40*11.73/（0.35*0.8）=1.676mH

LED驱动电源非隔离的优点、缺点：

1、对灯具的安全规范要求高，人可以触摸到的非安规材料部分与电路需要加强绝缘。
2、相对于隔离式，体积可以比较小，价格比较低。
3、效率相对较高。

非隔离电源一般都采用电感作为恒流控制的主要器件，基本上都是采用单组线圈绕制，加工容易并且磁芯也比较小，要求不高，很容易大批量生产。

非隔离驱动的能效一般都可以做到0.93-0.96。

非隔离驱动电源比隔离驱动电源的能效要高5%左右，也就是说使用非隔离驱动电源比使用隔离驱动电源可以节省电费5%左右。因为非隔离驱动电源效率高损耗低，所以内部元器件发热量小，整个驱动的温升也就低很多，驱动电源的使用寿命主要取决于电解电容器的寿命，电解电容的寿命和温度有直接的关系，每降低10度温度电解电容器的寿命就会延长一倍，这样一来非隔离驱动电源就很容易做到比较长的寿命。