LED照明設計師一般都在尋找能夠提供低功率損耗,更小系統封裝的LED驅動器,當然,還可以為中低功率范圍內的應用降低成本(同時仍然提供高可靠性)。為滿足這一需求,LED驅動器制造商在其最新努力中已采用功率因數校正(PFC)電路以實現更高的電源質量以及初級側調節(PSR),從而通過消除次級反饋電路來降低成本。他們還使用反激式拓撲來簡化設計。
LED驅動器制造商在其設計中使用PFC電路來實現更好的電能質量 - 更低的功率損耗 - 以滿足各種區域監管標準。 PSR還有其他一些有益的功能:它消除了輸出電流檢測損耗和所有二次反饋電路,從而可以開發出更高效率的LED驅動器而無需大量的價格標簽。它還具有更高的可靠性,因為它可以在沒有輔助反饋電路的情況下調節LED驅動器輸出電壓。
飛兆半導體的FL7733A單級PSR反激式LED驅動器就是一個例子。該LED驅動器旨在為LED照明提供恒定的亮度和即時無閃爍的開啟。采用PSR的FL7733A可降低中低功率LED轉換器的元件數量,無需輸入大容量電容和次級反饋電路,從而降低了成本。 FL7733A控制器采用小型8引腳小外形封裝(SOP),進一步節省了空間。該器件非常適用于SSL筒燈以及PAR和A19燈泡應用。
FL7733A LED驅動器(圖1)可用于各種5瓦(W)至60伏以上的室內和戶外LED應用。 LED驅動器還提供嚴格的恒定電流調節,高功率因數(PF)和低總諧波失真(THD),因此可以滿足許多區域市場的要求。 Fairchild表示,它符合全球標準,在通用線路電壓條件下THD <10%,遠低于大多數地區法規中THD的30%。 Fairchild表示,這些功能可幫助設計人員在單一解決方案中滿足LED照明的全球標準和法規。
通過最大限度地減少開啟波動,實現> 0.9的高PF和低THD。在反激式或降壓 - 升壓型拓撲結構中,非連續導通模式(DCM)工作中的恒定導通時間和恒定頻率可實現高PF和低THD。總的來說,業界已經承認DCM通常用于PSR反激式拓撲結構,因為它可以提供更好的輸出調節。
這些器件還具有保護功能,包括LED短路/開路,輸出二極管短路,感應電阻短路/開路,逐周期電流限制,過熱以實現高系統可靠性和欠壓鎖定。該器件還采用雙過壓保護(OVP),符合60 V輸出規范下的UL SELV。除了節省電路板空間外,這些保護功能還有助于提高LED照明的可靠性。
圖1:FL7733A PSR反激式LED驅動器框圖。通過消除對次級側反饋電路的需求,實現了低成本設計。 (由Fairchild Semiconductor提供)
此外,LED驅動器具有集成的高壓啟動電路,可實現快速啟動(85 VAC時<200 ms)和高系統效率。該器件在啟動期間使用自適應反饋環路控制,將初始反饋條件設置為接近穩定狀態,因此LED電流不會出現過沖或欠沖。
得益于飛兆半導體的TRUECURRENT緊公差技術恒流輸出,FL7733A使設計的恒定電流容差小于通用線路電壓的±1%,以滿足LED亮度要求。 TRUECURRENT通過調節精確的恒定LED電流來工作,不受幾個因素的影響 - 輸入電壓,輸出電壓和磁化 - 電感變化。精確恒定控制在LED照明設計中如此重要的一個關鍵原因是因為電流決定了LED的亮度。如果沒有嚴密控制,亮度可能會因燈泡而異。它還可能導致燈與燈之間的顏色發生變化。
LED驅動器可在寬工作范圍內提供無閃爍恒定亮度,在所有條件下均具有<±3%的恒定電流容差,且<0.2第二次啟動表現。另一個關鍵特性是與高壓LED模塊的兼容性,輸出電壓范圍超出10%至100%。
對于同時關注供應鏈的設計人員,除了減少材料清單(BOM),它還通過為5 W至60 W設計提供一種解決方案來簡化工作。
還有一些專門設計用于提供經濟高效LED的反激式控制IC - 驅動程序設計。一個例子是International Rectifier的IRS29831 LEDrivIR反激式控制IC。該控制器IC針對用于LED燈泡更換,LED燈管照明和筒燈照明的LED驅動器中使用的單級反激和降壓 - 升壓拓撲進行了優化。此外,該器件還提供單級PSR以及高PF和低THD,具有保護功能。 IRS29831(圖2)主要針對高達25 W的LED驅動器應用,采用隔離式或非隔離式反激式轉換器或降壓 - 升壓拓撲結構。
LED驅動器制造商的關鍵之一在過去幾年中,由于包括成本和設計簡易性在內的多種原因,我們繼續致力于高集成度。 IRS29831采用700 V技術集成了LED驅動器控制IC和功率MOSFET,有助于降低BOM成本并節省空間。該器件還具有高壓啟動功能,提供簡單的單級解決方案,同時仍保持高PF和低THD,以提高效率。
圖2:國際整流器IRS29831采用PFC單級反激拓撲設計,專為初級側調節而設計。 (由International Rectifier提供)
據稱,基于IRS29831的LED驅動電路也可以提供基于三端雙向可控硅調光器的平滑,無閃爍調光。它還具有保護功能,包括打嗝模式開路/過壓保護,逐周期初級過流限制和輸出短路保護。其他功能包括快速啟動和在寬輸入電壓范圍內工作。
如果這還不夠,IRS29831還具有臨界導通模式操作,在輕載時具有不連續和突發模式。它允許用戶在沒有光耦合器的情況下配置隔離設計。控制IC采用8引腳DIP封裝。
總之,對于中低功率LED照明應用,采用DCM操作的PSR反激式LED驅動器可實現高效率,高PF和低THD滿足全球LED照明要求。這些設計還具有更低BOM的優勢,可減少空間和總體成本,同時簡化產品設計。這些都是設計人員不斷將其視為整體設計要求的一部分。
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