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变光LED驱动器的光输出安稳性问题解决方案

本文不讨论双向晶闸管的变光技术,因为低光量不稳定性是因为不同的机制造成的,使用通信技术设定LED电流的变光方法包括DALI、0-10V、Zigbee和电力线载波控制。LED驱动器端收到一个信号,并用其

本文不评论双向晶闸管的变光技能,由于低光量不安稳性是由于不同的机制形成的,运用通讯技能设定LED电流的变光办法包含DALI、0-10V、Zigbee和电力线载波操控。

LED驱动器端收到一个信号,并用其设置参阅电流,一起操控环路调整LED电流,使其契合参阅电流。只要操控精度很高,才干保证相邻灯具的亮度相同。低光量时呈现的闪耀和弱光现象令规划人员困惑不解。

单级功率因数校对

假如运用两级功率转换器,就再呈现低光量不安稳现象。榜首级(升压或PFC-反激式)树立较安稳的电压,第二级(一般是降压逆变)精细调理LED内的电流。由于需求运用更多的元器件,双级处理方案的能效不如单级转换器好。出本钱考虑,LED厂商一般选用单级PFC-反激式转换器。

问题

变光应至少在20区间内,供给这个光量规模,白炽灯没有任何问题,在低光功率时,白炽灯的能效大幅下降,20光量区间所需的功率规模比较窄。假如供给40%的电压或电流,光输出将会降到大约1%.商场希望LED处理这个难题。

LED的线性呼应比白炽灯好许多,在低电流时,能效反而更高。人眼可辨别相邻光源之间5%的差异度,只对以百分比表明的差异度反响,而绝对光量不会引起人眼反响。这需求严密操控电流,在低光量时,操控精度要求更高。假如需求调理到全输出的1%,则不能运用一次侧操控。

与白炽灯不同,LED没有自过滤机制。白炽灯灯丝的热容量是一个很好的沟通滤波器,而LED则需求外置滤波电路。常用处理方案是直接在LED上衔接一个大型电解电容,并且滤波作用杰出。

电解电容的容量依据光纹波的要求来确认。假如纹波电流小于10%rms(大约28%p-p),人眼感觉光线质量与纯直流相同。(此外,假如纹波电流高于10%,动力之星标志要求在灯上做出声明。)

LED有一个动态电阻(斜率电阻),其巨细为视在V/I电阻的1/10左右。图2所示是典型LED的V-I曲线。

因而,假如纹波电流小于10%RMS,电容有必要将LED上的电压操控在1%以内。所需的数值是:

不幸的是,电容仍是操控环路的一部分。电容和LED动态电阻将操控环路极点设为大约30Hz.因而,在这个频率上,电容添加45度相位滞后,使环路增益下降6dB.咱们稍后评论这个问题。下图详细描述了仅由于LED操控环极性点而起的增益和相移。

留意,LED的动态阻抗跟着电流下降而升高。不幸地是,这使得操控环极点移至左边。在10%电流时,转机频率大约3Hz.在1%电流时,转机频率约为0.3Hz.留意,关于PFC级,典型操控环路有一个3Hz到20Hz的穿插频率。

规划一个极点在这个规模内可移动的操控环路是不合理的。仅有可行的处理方案是穿插频率在0.03~0.1Hz的规划,可是操控环路将会变得十分缓慢。

处理方案

咱们还有别的一个处理方案。该处理方案需求更多%&&&&&%,可是功率只略受影响,本钱仍是低于双级驱动器。进入电容器和LED灯串的电流,即转换器输出电流,是能够丈量的。

不过,由于PFC反激式转换器的输出电流是三角形脉冲,咱们要运用有直流偏移的120Hz正波弦调制脉冲。咱们要丈量的是直流偏移。高频和120Hz频率有必要过滤掉。脉冲电流还将大幅进步电流采样电阻器的功耗


高频电流的波形和包络线如图5所示。

锯齿成份中的RMS电流很大。在低压线路上,关于宽压转换器(90Vac到305Vac),最大峰值电流是均匀输出直流的8倍多,而RMS则是均匀输出直流的2倍多。感应电阻器的功耗将是其置于电解电容后边时的4倍。

为处理这个问题,能够在转换器输出端放置一个小型薄膜电容或陶瓷电容。不需求太大的电容,可是电容的ESR有必要低,RMS电流才能有必要恰当。或许需求并联多个电容。给电流采样电阻串联一个小电感也或许派上用场。薄膜%&&&&&%对双线频率成份的影响十分小,因而,双线频率成份也有必要滤除。

在电流采样电阻器内,正弦成份的加热效应较小,由于它在总电流的占比很小。直流与120Hz成份之间的联系是不会改变的,峰对峰沟通是直流的2倍,因而,其RMS值是直流(LED电流)的0.707.RMS电流以正常的平方和的平方根方法添加:

电流采样电阻的功耗仍是远远高于LED直流丈量办法的功耗,电流添加到I2倍。

不过,这比开关频率成份的功耗好许多。

关于操控环路,用小SMT组件构成的简略的阻容滤波器能够滤除120Hz成份。这个处理方案将具有安稳的增益和相移特性,这些特性只随频率改变,不受负载电流的影响。6db断点设置与全LED直流丈量相同,或许频率能够略低一点。

图7是终究的输出电路示意图。

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