【電源設計小貼士7】:高效驅動LED離線式照明
發布時間:2013-01-28 責任編輯:hedyxing
【導讀】在路燈應用中,一種可行的配置是創建300V/0.35安培負載的80個串聯的LED。在選擇電源拓撲結構時,需要製定隔離和功率因數校正 (PFC) 相關要求。隔離需要大量的安全權衡研究,其中包括提供電擊保護需求和複雜化電源設計之間的對比權衡。
用切實可行的螺紋旋入式LED來替代白熾燈泡可能還需要數年的時間,而在建築照明中LED的使用正在不斷增長,其具有更高的可靠性和節能潛力。同大多數電子產品一樣,其需要一款電源來將輸入功率轉換為LED可用的形式。
在路燈應用中,一種可行的配置是創建300V/0.35安培負載的80個串聯的LED。在選擇電源拓撲結構時,需要製定隔離和功率因數校正 (PFC) 相關要求。隔離需要大量的安全權衡研究,其中包括提供電擊保護需求和複雜化電源設計之間的對比權衡。在這種應用中,LED上存在高壓,一般認為隔離是非必需的,而PFC才是必需的,因為在歐洲25瓦以上的照明均要求具有PFC功能,而這款產品正是針對歐洲市場推出的。
就這種應用而言,有三種可選電源拓撲:降壓拓撲、轉移模式反向拓撲和轉移模式 (TM) 單端初級電感轉換器 (SEPIC) 拓撲。當LED電壓大約為80伏(fu)特(te)時(shi),降(jiang)壓(ya)拓(tuo)撲(pu)可(ke)以(yi)非(fei)常(chang)有(you)效(xiao)地(di)被(bei)用(yong)於(yu)滿(man)足(zu)諧(xie)波(bo)電(dian)流(liu)要(yao)求(qiu)。在(zai)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)下(xia),更(geng)高(gao)的(de)負(fu)載(zai)電(dian)壓(ya)將(jiang)無(wu)法(fa)再(zai)繼(ji)續(xu)使(shi)用(yong)降(jiang)壓(ya)拓(tuo)撲(pu)。那(na)麼(me),此(ci)時(shi)較(jiao)為(wei)折(zhe)中(zhong)的(de)方(fang)法(fa)就(jiu)是(shi)使(shi)用(yong)反(fan)向(xiang)拓(tuo)撲(pu)和(he)SEPIC拓撲。SEPIC具有的優點是,其可鉗製功率半導體器件的開關波形,允許使用較低的電壓,從而使器件更為高效。在該應用中,可以獲得大約 2% 的效率提高。另外,SEPIC中的振鈴更少,從而使EMI濾波更容易。圖1顯示了這種電源的原理圖。

圖1 轉移模式SEPIC發揮了簡單LED驅動器的作用
該電路使用了一個升壓TM PFC控製器來控製輸入電流波形。該電路以離線為C6充電作為開始。一旦開始工作,控製器的電源就由一個SEPIC電感上的輔助繞組來提供。一個相對較大的輸出電容將LED紋波電流限定在DC電流的20%。補充說明一下,TM SEPIC中的AC電通量和電流非常高,需要漆包絞線和低損耗內層芯板來降低電感損耗。
圖2和圖3顯示了與圖1中原理圖相匹配的原型電路的實驗結果。與歐洲線路範圍相比,其效率非常之高,最高可達92%。這一高效率是通過限製功率器件上的振鈴實現的。另外,正如我們從電流波形中看到的一樣,在96%效xiao率lv以yi上shang時shi功gong率lv因yin數shu非fei常chang好hao。有you趣qu的de是shi,該gai波bo形xing並bing非fei純chun粹cui的de正zheng弦xian曲qu線xian,而er是shi在zai上shang升sheng沿yan和he下xia降jiang沿yan呈cheng現xian出chu一yi些xie斜xie度du,這zhe是shi電dian路lu沒mei有you測ce量liang輸shu入ru電dian流liu而er隻zhi對dui開kai關guan電dian流liu進jin行xing測ce量liang的de緣yuan故gu。但dan是shi,該gai波bo形xing還hai是shi足zu以yi通tong過guo歐ou洲zhou諧xie波bo電dian流liu要yao求qiu的de。

圖2 TM SEPIC具有良好的效率和高PFC效率

圖3 線路電流輕鬆地通過EN61000-3-2 Class C標準
下次,我們將討論降低電源噪聲的擴頻技術,敬請期待
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