如何通過反激轉換器克服高效LED照明
發布時間:2021-08-30 責任編輯:lina
【導讀】本文致力於解決高功率因數反激轉換器的使用,以克服高效LED照明解決方案的挑戰。它將包括設計人員比其他類型更喜歡此拓撲的基本原理和原因。還將簡要討論產生有效輸出的要求。
本文致力於解決高功率因數反激轉換器的使用,以克服高效LED照明解決方案的挑戰。它將包括設計人員比其他類型更喜歡此拓撲的基本原理和原因。還將簡要討論產生有效輸出的要求。
本文討論了使用高功率因數反激轉換器來克服高效LED照明解決方案的挑戰。它將包括設計人員比其他類型更喜歡此拓撲的基本原理和原因。還將簡要討論產生有效輸出的要求。
反激式轉換器是開關電源的最佳拓撲之一,而且成本效益也很高。此外,交流輸入的LED照明應用也需要高功率因數和高係統效率。本文回顧了高性能LED照明產品設計的挑戰,然後演示了如何使用新一代高度集成的PWM控製器滿足這些要求。
初級側反激控製器
具有初級側調節(PSR)的單級拓撲是LED照(zhao)明(ming)應(ying)用(yong)的(de)首(shou)選(xuan)拓(tuo)撲(pu),因(yin)為(wei)它(ta)消(xiao)除(chu)了(le)輸(shu)入(ru)大(da)容(rong)量(liang)電(dian)容(rong)器(qi)和(he)反(fan)饋(kui)電(dian)路(lu),從(cong)而(er)使(shi)設(she)計(ji)具(ju)有(you)最(zui)少(shao)的(de)外(wai)部(bu)組(zu)件(jian)。除(chu)成(cheng)本(ben)外(wai),消(xiao)除(chu)輸(shu)入(ru)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)另(ling)一(yi)個(ge)好(hao)處(chu)是(shi)消(xiao)除(chu)了(le)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)比(bi)其(qi)他(ta)組(zu)件(jian)低(di)的(de)組(zu)件(jian)。此(ci)外(wai),一(yi)些(xie)能(neng)效(xiao)標(biao)準(zhun)要(yao)求(qiu)LED照明板滿足大於0.9的高功率因數(PF)和小於20%的低總諧波失真()。因此,應使用具有恒定導通時間,固定頻率控製的高度集成> span class =“ caps”> PWM控製器,以實現最簡化的電路設計並同時滿足出色的PF / THD性能。如圖。

PSR PWM控製器FL7733A的典型應用電路
嚴格的LED電流調節是LED照明的另一個重要要求。高度集成的PWM控(kong)製(zhi)器(qi)應(ying)實(shi)現(xian)精(jing)確(que)的(de)恒(heng)流(liu)控(kong)製(zhi)功(gong)能(neng),以(yi)保(bao)持(chi)準(zhun)確(que)的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)與(yu)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)和(he)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)的(de)變(bian)化(hua)之(zhi)間(jian)的(de)關(guan)係(xi)。由(you)於(yu)輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)是(shi)穩(wen)態(tai)下(xia)輸(shu)出(chu)二(er)極(ji)管(guan)電(dian)流(liu)的(de)平(ping)均(jun)值(zhi),因(yin)此(ci)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)MOSFET的(de)峰(feng)值(zhi)漏(lou)極(ji)電(dian)流(liu)和(he)電(dian)感(gan)器(qi)電(dian)流(liu)的(de)放(fang)電(dian)時(shi)間(jian)來(lai)估(gu)算(suan)輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)。將(jiang)該(gai)輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)信(xin)息(xi)與(yu)內(nei)部(bu)精(jing)確(que)基(ji)準(zhun)進(jin)行(xing)比(bi)較(jiao),以(yi)生(sheng)成(cheng)確(que)定(ding)占(zhan)空(kong)比(bi)的(de)誤(wu)差(cha)電(dian)壓(ya)。
通常,對於PSR,首選DCM操作,因為它可以提供更好的輸出調節。PWM控製器將需要相對於輸出電壓線性地改變其工作頻率,以確保DCM工作。在PSR拓撲中獲得輸出電壓信息的一種方法是通過連接到VS引腳的電阻分壓器感測輔助繞組電壓。當輸出電壓降低時,次級二極管的導通時間會增加,PWM控製器的線性頻率控製功能會延長開關周期。頻率控製還降低了初級均方根電流,從而提高了電源效率。
為了實現穩定運行,PWM控製器還應提供保護功能,例如LED開路,LED短路和過熱保護。一個重要的要求是電流限製水平會自動降低,以最小化輸出電流並在短路的LED條件下保護外部組件。
董事會評估
高度集成的PWM控製器FL7733A可以滿足上述所有要求,並可以為LED照明應用提供最簡化的設計。選擇了額定功率為20W的LED照明電源板,以與FairchildSuperFET®2MOSFET一起評估FL7733A。SuperFET®2MOSFET是最新一代的超結技術。除了低導通電阻外,SuperFET®2MOSFET還實現了在輸出電容(Eoss)中更少的存儲能量。Eoss對於低功率開關LED照明解決方案很重要,因為在每個開關周期都會發生能量耗散。

基於FL7733A的20W LED轉換器的功率因數和總諧波失真
圖2顯示了啟動後10分鍾使用額定LED負載時的PF和THD結果。測得的溶液超出了標準,PF大於0.98,THD性能小於10%。

MOSFET的係統效率
圖3是各種交流輸入的效率測試結果。SuperFET®2技(ji)術(shu)在(zai)整(zheng)個(ge)輸(shu)入(ru)範(fan)圍(wei)內(nei)顯(xian)示(shi)出(chu)最(zui)佳(jia)效(xiao)率(lv)。高(gao)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)下(xia)的(de)更(geng)好(hao)結(jie)果(guo)是(shi)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)中(zhong)存(cun)儲(chu)的(de)能(neng)量(liang)如(ru)何(he)影(ying)響(xiang)係(xi)統(tong)效(xiao)率(lv)的(de)一(yi)個(ge)很(hen)好(hao)的(de)例(li)子(zi)。由(you)於(yu)競(jing)爭(zheng)對(dui)手(shou)的(de)MOSFET具有與SuperFET®2MOSFET相同的導通電阻,因此可以認為效率差距是由開關損耗引起的。

存儲在輸出電容中的能量
如圖4所示,隨著漏極-源極電壓的增加,競爭對手MOSFET在輸出電容中保持更多能量。這意味著在較高的輸入電壓下導通期間會耗散更多的功率。在圖3中,設備級別的特性與電路板級別的測試結果完全匹配。
結論
LED照明電源需要高功率因數,高效率,隔離的次級側才能滿足安全標準,並且由於空間有限而需要的組件更少。FL7733A與SuperFET®2MOSFET一起提供了滿足這些要求的完整解決方案。
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