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构建LED驱动器应完成无闪烁的调光操控

1LED照明设计带来的挑战目的,全球照明行业的数字革命正在到来,高效节能的LED灯将取代白炽、M16卤素灯和CFL灯泡。但近段时间LED照明设计人员的工作面又临新的挑战,那就是同时满足既可用针对白炽灯

1 LED照明规划带来的应战

意图,全球照明职业的数字革新正在到来,高效节能的LED灯将替代白炽、M16卤素灯和CFL灯泡。但近段时刻LED照明规划人员的作业面又临新的应战,那便是一起满意既可用针对白炽灯与M16卤素灯的LED驱动器来完成调光操控功用,又要完成高功率因数无任何闪耀的调光操控的的新要求,特别是要兼容现有的根底架构,其间包括切角调光和电子变压器调光支撑无闪耀调光的规划。

应该说,调光是照明体系十分常见的功用,相关于关于白炽灯或M16卤素灯来说,它能够以低本钱简单完成,但关于LED灯的调光而言却存在必定难度,特别是要完成无任何闪耀的调光操控。一般对修建与用户来说要将白炽灯或M16转换到用LED照明其最有余悸的是生怕失掉调光操控运用上的优势,即应无任何闪耀。当然,其间功率因数也是十分重要的要素,由于高功率因数可下降配电纲络的损耗与削减糟蹋。因而国内外各地的监管组织都在进一步严厉它们的功率因数规范,例如,动力之星固态照明能效规范规则,住所照明产品的功率因数应大于0.7,商用照明产品的功率因数应大于0.9.由此 LED灯泡和灯具制造商正在对这些要求做出呼应,要求LED驱动电路能合适各种调光单元,具有高功率而且功率因数(PF)>0.9,使其产品具有高的通用性。

由此怎么应对LED照明规划带来的应战,以满意新要求就成为制造厂商与规划人员及顾客火急重视的问题。据此,本文将对LED照明运用中完成高功率因数功用的无任何闪耀的调光操控技能与构建等问题作研讨,并以运用多项操控器构建的LED驱动器与高集成MOSFET LED驱动器2种高功率因数无任何闪耀的调光操控为例作要点剖析。

2 运用多项操控器构建的LED驱动器是一种专用恒流LED负载的反激式电源

为此先从调光操控器的根本理念述起。

2.1可控硅调光器在LED照明运用中存在问题

*可控硅调光器(见图1(a)所示)。它是运用切相原理,削减VRMS来下降一般负载(电阻负载)的功率,作业功率较高功用安稳。

所以它是LED照明常用办法,见图1(b)所示可控硅调光器与LED驱动器合作架构暗示。

图1(b)中可控硅调光便是在芯片中或许运用电路中当切相电源时,以提取导通角信息,并依据该信号操控来操控LED的驱动电流,来得到调光的作用。但是可控硅调光器在LED照明运用中却有闪耀、发光不均匀、音频噪声以及闪耀现象。其因有二:笫一是可控硅调光的100Hz频闪存在。由于电网的工频是50/60Hz,切相波形整流后,便是能够得到一个100/120Hz的脉冲信号。这样就能够直接用来产生调光的PWM信号。而实践运用中,只需有任何细微的电压动摇,电流改动,都会影响脉冲的占空比,这样就相当于一个100/120Hz的闪耀,而对白炽灯没有这个问题?是由于灯泡钨丝的物理慵懒使得人不易感觉到;笫二是可控硅调光器的调光操控是经过改动可控硅导通每个半周期的相位角来完成的,为坚持可控硅的安稳作业,它的重要参数之一坚持电流(IH) 是不能为零(其典型值在8mA到40mA之间)。它在驱动白炽灯时,该IH坚持电流不是问题,但是,在驱动高效LED时,在灯平息时无法坚持坚持电流不呈现同题。特别在有振动状况下,就更简单呈现闪耀、发光不均匀、音频噪声以及闪耀现象。假如振动导致电流降到IH(8mA~40mA)以下,可控硅将关断,其结果是在同一输入线路周期内屡次重启可控硅,则LED灯一再产生闪耀。

*从进步LED驱动器负载才能下手是按捺闪耀的要害

可控硅调光的100Hz频闪-处理办法:不能直接把切相波形直接来调光,需求把凋制信号频移至更高的频段,使人看不出来闪耀。驱动操控器芯片把调光的信号调至几KHz更高的频段。

关于可控硅调光的负载问题 可控硅调光器要安稳作业,就需求有安稳的IH来确保调光器作业。为处理可控硅调光负载过热,就需求运用信号滤波技能,把截取进来的导通角信号进行整形滤波,让进步调光信号的可用性;为处理负载缺乏时的颤抖,需求参加信号滑润及锁相技能,把相邻两个导通角信号滑润确定。就能够大大的削减闪耀状况的产生。

为防止呈现可控硅调光相关的问题,LED驱动器有必要满意LED负载各种不同的要求,一起还得与白炽灯规划的调光电路完成兼容。用于替换规范白炽灯的LED灯一般包括多个LED,确保供给均匀的光照。这些LED以串联方法衔接在一起。每个LED的亮度由其电流巨细决议。LED的正向电压降约为3.4V,但一般介于2.8V到4.2V之间(±20%)。虽然负载改动较大,但LED灯串仍须由恒流电源供给驱动,因而有必要对电流进行严厉操控,以确保相邻LED灯之间具有高匹配度。LED灯要想完成可调光,其电源有必要检测可控硅操控器的可变相位角输出,并运用该信息来改动LED的恒流驱动。

2.2恒流LED负载的反激式电源的构建

应该说现在有多种类型操控器能够构建恒流LED驱动电源-LED负载的反激式电源。在此仅以集成多项操控器LinkSwitch.-PH构建的LED驱动器为例作剖析。

2.2.1 运用多项操控器构建的LED驱动器是一种专用恒流LED负载的反激式电源

图2所示为运用最新器材LinkSwitch.-PH操控器规划的反激式电源架构,它是专用于恒流LED负载的反激式电源。LED驱动用恒流源有助于确保LED在发光的作业时刻段光线亮度共同、不闪耀。

图2中LinkSwitch-PH操控器集成了多项专用于驱动LED的新功用。该路与LED驱动器选用规范反激式拓扑结构不同,它选用了初级侧调整。这样可省去光耦器和次级侧操控电路。变压器上的次级侧绕组(偏置绕组)具有两种功用:统统BP引脚为LinkSwitch-PH供电,经过FB引脚供给电流反应。这两个次级侧绕组严密耦合,然后使偏置绕组上的电压与流经LED负载的电流成份额。操控器在FB引脚收到电流反应後,会调整集成高压功率MOSFET的占空比,以坚持电流调整率。该电路可在经整流非滑润的AC市电输入下作业,其操控器跟着市电输入在每个半周期内的升降继续调整高压功率MOSFET的占空比,并对每个半周期内的均匀电荷造行操控,使其坚持输出电流调整率。由此可见由LinkSwitch-PH操控器构建的用于恒流LED负载的反激式电源既能够进行装备,使其供给恒流输出,又能完成可控硅相位角检测和功率(功率要素)的操控。

2.2.2无任何闪耀调光操控的完成

*LinkSwitch-PH操控器所具的特性是完成无任何闪耀调光操控的确保。LinkSwitch-PH操控器所具有的其间两个特性是接连导通形式和频率颤动。这两个特性除了有助于简化输入滤波外,因:接连导通形式具有两大优势,即下降导通损耗(然后进步功率)和下降EMI特征,这有助于以低本钱的小型输入EMI滤波器来满意EMI规范的要求,可省去一个大%&&&&&%,并省去共模扼流圈或减小其尺度;LinkSwitch-PH中的操控器还可将颤动运用到高压功率MOSFET的开关,这样可扩展开关频率的规模,进一步下降滤波要求。添加有源衰减电路和泄放电路可确保LED灯在极宽的1000:1调光规模内安稳作业,而且无任何闪耀现象。

特别需指出的是,LinkSwitch-PH可经过衔接的编程电阻设置为调光光形式,也可放置非调光形式。在非调光形式下,电路能够挨近1的功率因数在全AC输入规模内供给恒流输出。在调光形式下,整流输入的过零点和相位角用于设置输出电流水平,然后供给调光功用。LinkSwitch-PH可用来规划这样的高功用LED驱动器:可在全输入电压规模内作业,并使低本钱可控硅调光器的调光规模到达1000:1,一起无任何闪耀现象。

*运用LinkSwitch-PH操控器是由其共同的特征所决议。那末终究有什么运用特征呐?应该说它是单级功率因数校对(PFC)、初级侧恒流输出及可控硅调光的LED驱动器IC.

LinkSwitch-PH(如PH LNK403EG)可大幅简化要求功率因数大于0.9、具有可控硅调光的高功率LED驱动器的规划。这款高度集成操控器的器材选用了全新的操控技能,不仅能供给十分高的功率因数和准确的恒流输出操控,一起还可省去功率因数校对所需的无源电路以及光耦器和次级电流操控电路。每个器材都在一个单片%&&&&&%上集成了一个725 V功率MOSFET、一个接连形式PWM操控器、一个自偏置的高压开关电流源、频率颤动、逐周期电流约束及迟滞热关断电路。而LinkSwitch-PH运用特征详细如下:其一,它是一种大幅简化离线式LED驱动器。具有单级功率因数校对(PFC)及准确恒流(CC)输出与无闪耀的相位操控可控硅调光,可省去光耦器、一切次级电流操控电路、省去一切操控环路补偿电路及 简化初级侧PWM调光接口;其二、准确安稳的功用。能快速发动时刻,并补偿变压器电感容差与补偿输入电压改动及频率调制技能,然后极大减缩EMI滤波器的尺度和本钱;其三、先进的维护及安全特性。它是一种开路毛病检测形式,可经过主动重发动供给短路维护能,主动热关断或迟滞主动重发动,不管在PCB板上仍是在封装上,都确保高压漏极引脚与其他一切参阅引脚之间满意高压爬电要求;其四、EcoSmart? – 高效节能

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