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实例解析脱机式LED照明设计

来源:    作者:    发布时间:2015-03-30 11:00:29    浏览量:

  因为LED电感器的功能驱动器电路(包括很多二极管、变压器和电容)的表现不会与纯电阻性负载一样,所以其PFC可能低至0.5。为了将PFC提高到大于 0.9,主动或者被动PFC电路都必须设计到LED驱动器电路中。必须注意的是,在运用大量LED照明数组的应用中,高PFC尤其重要。例如,在使用超过几百个50瓦(W)LED灯的停车库中,高PFC(>0.95)LED驱动器设计将是很有利的。

  除了高PFC之外,将LED灯的谐波失真度降至最低也很重要。国际电工委员会(International Electrotechnical Commission)已经制订了IEC 61000-3-2 C类照明设备谐波规范,以确保新的LED照明系统满足这些低失真要求。

  在照明应用中,能在较宽的线路输入电压、输出电压和温度变化范围内准确调节LED电流是至关重要的,因为LED亮度的变化必须是肉眼难以察觉的。相同地,为了确保LED有最长的工作寿命,不用高于其最大额定值的电流驱动LED也是很重要的。在隔离反驰式应用中调节LED电流并不是很容易,常常还需要一个光耦合器来闭合所需的回授环路,或者可能要增加一个额外的转换级。不过,这两种方法都增加了复杂性和可靠性问题。所幸,有些LED驱动器IC采用新的设计方法,以确保无需这些额外的组件或增加设计复杂性,就能准确调节LED电流。

  要快速地从白炽灯过渡到LED灯,所面临的最大障碍之一是LED解决方案的成本和尺寸。一般而言,尤其如仓库、停车库等设施,因照明而支付高额能源账单的商业企业会更快采用LED照明,因为费用节省更加明显。随着LED灯购买费用的下降,预期将有更多消费者愿意转向LED照明。

  最后,同样重要的因素则是LED照明解决方案的尺寸。很多照明灯都是直接旋进灯座就可以更换,因此整个LED解决方案必须能装进与原来的白炽灯体积和形状相同的空间中。LED需要一个散热片和一个极复杂的驱动器电路,所以在与白炽灯体积和形状相同的空间中,装入包括这两个部分的整个LED解决方案,可能是个挑战。因此,所需要的LED驱动器IC要能在一个简单、且面积精小的解决方案中提供所有这些需要的功能和特性。

  满足脱机式照明要求 高整合驱动器出炉

  为了满足脱机式照明的要求,例如高功率因子、高效率、隔离和TRIAC调光器兼容性,先前的LED驱动器采用很多外部分立式组件,结果形成了既电感生产厂家庞大又复杂的解决方案。而最新的驱动器LT3799则整合了脱机式LED照明需要的所有功能,解决了相关复杂性、空间和效能问题。LT3799是一款具主动功率因子校正的隔离反驰式LED控贴片电感器制器,专门为在90~265VAC的通用输入范围驱动LED而设计。该组件以关键导通(边界)模式控制一个隔离反驰式转换器,适用于需要4~100瓦或更高LED功率的LED应用。其新颖的电流检测电路无须使用光耦合器,就能向二次侧提供良好调节的输出电流。其独特的泄能(Bleeder)电路使得LED驱动器可与TRIAC调光器兼容,而无须增设额外的组件。LED开路和短路保护则可确保长期可靠性。

  图1显示一个完整的LED驱动器解决方案,其效率高达86%。从一次侧开关电流波形检测输出电流。就一个以边界模式工作的反驰式转换器而言,输出电流方程式为:IOUT=0.5×IPK×N×(1–D),IPK代表峰值开关电流,N是一次侧至二次侧匝数比,D为工作周期比。该IC透过一种新颖的回馈控制电路调节峰值开关电流和工作周期比以此调节输出电流。与须要知道输入功率和输出电压信息的其他一次侧检测方法不同,这种新型电路提供较好的输出电流调节,因为准确度几乎不受变压器绕组电阻、开关RDS(ON)、输出二极管正向压降和LED电缆压降的影响。



图1 采用LT3799和TRIAC可调光的20瓦脱机式LED驱动器

电感生产

  高功率因子/低谐波防止电流失真

  透过使线路电流跟随施加的正弦波电压,这种高功能整合的驱动电路实现了高功率因子,并且满足了IEC 61000-3-2 C类照明设备谐波要求。如果所吸取的电流与输入电压成正比,就能实现等于1的功率因子。其用一个从输入电压产生并与输入电压成比例的电压调制峰值开关电流。如图2所示,这种方法提供0.98或更高的功率因子。一个小带宽回馈环路保持对输出电流的调节,而且不会使输入电流失真。

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