基于低功率AC-DC的LED通用照明應用解決方案
2013-09-11 15:55:46 來源:嗶哥嗶特商務網 點擊:1008
AC-DC電源轉換拓撲結構比較
對于低功率$AC-DC LED電源轉換而言,可以選擇隔離型反激或非隔離降壓等不同拓撲結構。所謂“隔離”,是指輸入與輸出之間采用變壓器等進行電氣隔離。這兩種拓撲結構各有其特點。相比較而言,非隔離拓撲結構設計及電路板配置簡單、電路板尺寸小、元件數(shù)量少、能效更高,而隔離拓撲結構易于滿足安規(guī)要求,但磁學設計復雜,要求較大的電路板尺寸。本文將聚集于隔離型拓撲結構的AC-DC $LED驅動器方案。
LED驅動器應用要求
對于$LED通用照明應用而言,目前成本還相對較高,故高性比的LED驅動器無疑會更受青睞。此外,LED驅動器也應該具有高能效(低損耗)、高可靠性、符合電磁干擾(EMI) 及諧波含量或功率因數(shù)(PF)等標準、靈活、適應寬環(huán)境條件、可改造用于已有應用、支持傳統(tǒng)控制方式工作(兼容傳統(tǒng)調光)等。
其中,就功率因數(shù)要求而言,美國“能源之星”項目固態(tài)照明標準中對PFC帶有強制性要求(而無論是何種功率等級),適用于特定產品,如嵌燈、櫥柜燈及臺燈等。該標準針對住宅應用部分要求功率因數(shù)高于0.7,針對商業(yè)應用部分要求功率因數(shù)高于0.9,而整體式LED燈泡的要求是輸入功率高于5 W的燈泡功率因數(shù)大于0.7。當然,并非所有國家都絕對強制要求在照明應用中改善功率因數(shù),但某些應用可能有這方面的要求。例如,公用事業(yè)機構可能大力推動擁有高功率因數(shù)的產品在公用設施中的商業(yè)應用。
提供高功率因數(shù)的NCL30000隔離型LED驅動器方案
要提供高功率因數(shù),同時符合其它應用要求,就有必要使用高功率因數(shù)的電路架構。這樣一來,傳統(tǒng)的兩段式架構(PFC升壓+脈寬調制(PWM)反激轉換)就無法滿足要求了。有利的是,諸如安森美半導體NCL30000功率因數(shù)校正$可調光LED驅動器采用單段式架構(見圖1),可以提供達0.9甚至更高的功率因數(shù)。這器件采用緊湊的8引腳表面貼裝封裝,使用臨界導電模式(CrM)反激架構,以單段式拓撲結構提供大于0.95的高功率因數(shù),省下專門的DC-DC轉換電源段,幫助減少$元器件數(shù)量,降低系統(tǒng)總成本。
圖1 傳統(tǒng)兩段式架構與改進的單段式架構對比
NCL30000 采用的恒定導通時間CrM工作特別適合于隔離型反激LED應用,因為控制塬理簡單,即使在低功率電平時,也能夠提供極高能效。NCL30000工作溫度范圍為-40至+125℃,確保能用于大多數(shù)$LED通用照明應用中規(guī)定的不同環(huán)境工作范圍。NCL30000擁有典型值24微安的低啟動電流及典型值2 mA的低工作電流,配合高能效設計。這器件也集成前沿消隱(LEB)電路,防止故障觸發(fā),還集成強固的故障處理能力。
圖2 基于NCL30000的隔離型反激LED驅動器GreenPoint參考設計簡化框圖
配合TRIAC調光
除了要提供相關規(guī)范標準所要求的高能效及高功率因數(shù),考慮特定的終端應用需求也很重要。如目前最常用的燈光亮度調控方法是叁端雙向可控硅開關器件 (TRIAC)調光。但TRIAC調光器塬本針對電阻型負載的白熾燈(白熾燈在電路中的作用就象是電阻)。因此,$LED驅動器兼容TRIAC調光器也很重要,這樣有利于用戶沿用已有壁式TRIAC調光器,節(jié)省支出。
圖3 NCL30000調光性能演示(通過改變調光器位置來在350 mA至1.7 mA之間調光)
有利的是,NCL30000兼容尾沿晶體管調光器及前沿TRIAC調光器,能夠提供高于0.95的高功率因數(shù),使輸入電流波形看上去像是電阻型負載的波形,而這對兼容TRIAC調光器非常重要,因為用示波器截取的波形顯示,優(yōu)化設計的NCL30000單段式CrM$反激LED驅動器的基本電流波形與輸入電壓波形保持同相(參見圖3)。
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本文介紹了通用照明LED驅動器面臨的挑戰(zhàn),以及安森美半導體克服這些挑戰(zhàn)、應用于不同LED通用照明應用的LED驅動器方案。
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