I. 简介
以发光二极管 (LED) 替代现有照明设备时，挑选设备的首要标准包含更高的照明质量、高效能、环保和更长的产品寿数。 由于功率位准 (power level)添加且本钱下降，LED也被视为是 21 世纪的照明东西。 功率LED现已逐步运用在街灯照明。 可是把LED当作一种负载并用在这样的功率规模，有必要承受IEC61000-3-2等电源质量标准所标准。 印度对LED照明的总谐波失真 (Total H armonic D istortion ， THD )设有更严厉的标准。 为了契合这些标准，并不引荐选用电容器非常粗笨的一般二极管桥式整流器(Diode Bridge Rectifier，DBR )。 或可凭借在接连导通形式(discontinuous conduction mode，DCM)中导入磁性， 来下降总谐波失真并进步功率因子。 在接连导通形式下，功率因子校对(PFC)开关无法在零电压的情况下运作，因而功率欠安。 另一个问题是这种开关有必要在高峰值电流下运作，形成电磁搅扰滤波器(EMI filter)的体积变大。 临界导电形式(Critical Conduction Mode，CRM)是高功率因子最好的挑选，不致影响功率。 市道上有几款选用临界导电形式的逻辑IC产品现已商品化，非常引荐用来进步功率因子、下降本钱且进步功率。 这些商用IC产品契合IEC 1000-3-2 Class C标准，但LED 驱动器解决方案的总谐波失真仍在20% ，乃至更高。 这并不契合LED照明新标准的要求。 为了在不影响功率的情况下改进总谐波失真，主张在架构中运用feedback pin injection操控的做法。 这种方法是把来自线路电压的回馈，注入回馈接脚上桥式转换器的后边，以此改进总谐波失真却不影响功率及负载调理。 主张运用的转换器适用于首要的传感技能，可进步瞬时呼应并加快批改。 这种单一阶段、单一开关的做法，可缩小产品尺度并下降本钱。 主张运用的转换器，其原型现正运用HVLED001A商用IC，针对80W 的 LED 街灯上进行 试验性认证。 测验成果完全契合新的标准标准。 在整个电源电压规模内，记录到的功率因子和总谐波失真为>0.97以及 <10%， 电流调理也很高(3%)。 转换器也出现高功率工作(>92%)。 转换器的热力学适当安稳，因而非常合适街灯照明运用现有的灯罩。
II. 主张运用的LED驱动器架构主张
图 1 为主张运用的 LED 驱动器架构。 在这个主张运用的架构中，输入电压的开关波形被馈入到反响回路，以便和线路电压的剩余电流到达同步。 再运用高效能运算放大器来到达LED驱动器对定电流的要求。 图2为定电流操控器区块，用来操控LED模块的电流。 主张运用的LED驱动器在功用方面分为五个区块。 前两个区块为线路滤波器和分布式布拉格反射器(DBR)，是类似于其他功率转换器的传统作法。 返驰变换器则是用在零电压开关，可进步功率但不致于影响小型LED驱动器的高频率需求。 LED驱动器首要的传感功用可进步恒电压形式的快速动态反响。 假如LED产生短路和开路的情况，它还能供给短路维护和过电压维护。
主张运用的转换器 ，其原型已运用 LED 模块 97-112VDC ，在 0.7A 的电流额定下进行 测验。 硬件测验成果非常杰出，完全契合LED照明的严厉标准。 整个线路周期所测量到的总谐波失真低于10%，功率因子超越0.97。 因而，主张运用的转换器具有杰出的电力质量参数。 整个线路周期所测量到的电流调理低于2%。 主张运用的这款驱动器，功率可达91%以上。 因而，主张选用的拓扑能为街灯照明运用的LED驱动器，到达优秀的电源质量和高功率。
III. 操控架构
LED 驱动器 的 操控体系 ，是以准谐振( QR )尖峰电流形式的返驰功率因子校对，以及 LED 定电流操控架构为根底。 图2为主张运用的LED驱动器，其返驰功率因子校对操控器的操控架构。 功率因子校对架构的做法是，一到达默许尖峰电流就封闭功率因子校对开关，但当零电流检测电路的初级侧去磁到达第一个谐振波谷，就把开关翻开。 先运用来自直流总线电压的高电压起动信号来发动首要的传感操控器。 在发动期间，操控器会供给必要的闸极驱动力，LED驱动器则供给输出所需求的电压，还有操控器的辅佐电源供给。 这时零电流侦测(Zero Current Detection，ZCD)电路开端工作，侦测现用开关的零穿插。 闸极驱动器的设定重设正反器(SR flip-flop)设定信号，则是来自零电流侦测信号。 正反器的重设信号，取决于回馈信号和电流传感信号之间电压差的倍数。 为下降总谐波失真，则须将回馈信号注入线路电压包络。
要到达 LED 驱动器的定电流要求，有必要传感 LED 电流，一起运用光隔离器来操控反响电压的闸极驱动。 图3为定电流操控器的规划图解。 来自LED灯串的LED电流反响电压会流向电流传感输入。 参阅电流是运用电压参阅信号的分位器来设定，还能设定电流参阅信号。 电流参阅和电流反响信号之间的电压差异相同，则可进步电流调理功率。
IV. 硬件测验成果评论
主张运用的 LED 驱动器 已运用 LED 负载 97V-112V ，在 0.7A 的电流额定下进行 测验。 功率因子校对和直流对直流转换器则运用HVLED001A商用操控器。 定电流的需求，是运用TSM101A商用模仿操控器来完结的。 表1是咱们为主张规划所挑选的首要零组件。 图4则是主张运用LED驱动器的电路板图片。 测验成果显现总谐波失真体现杰出 (<10%)、功率因子高、功率高 ( >90% ) ，整个线路和负载情况的 电流调理体现也非常杰出 ( <3% ) 。 图5为测验设备的相片，成果显现满载情况下总谐波失真为7%，AC 输入电压为300V。 图6为LED驱动器的功率质量参数及全体体系效能。 图6(a)为总谐波失真和功率因子相对于输入电压的数值。 能够发现总谐波失真和功率因子，对街灯运用的LED驱动器来说都在可承受规模内(<10%)。 图6(b)则为LED驱动器的功率及电流调理数值。 测验成果显现，标称输入电压下全体功率为92%，整个线路周期也最少有90%。 整个输入电压规模内的电流调理均<3%。
表1：挑选运用的首要组件
V. 定论
咱们现已规划出具有低总谐波失真特性的 LED 驱动器，也针对街灯照明运用进行验证。 这种LED驱动器的功率极高且电流调理作用杰出，适用于大规模的输入电压。 起动、定态和动态效能也都不错，现已过试验认证。 主张运用的这款驱动器合适大规模的街灯照明运用，还有LED街灯照明运用的严厉标准。
作者：Aman Jha, Manoj Kumar 意法半导体印度大诺伊达区域分公司
