高功率LED照明驅(qū)動(dòng)應(yīng)用的新方法
讓輸出保持在這些電平以下,增加了其本身的靈活性,從而使各種燈具可以滿足許多其他照明應(yīng)用的要求[8]。電源仍然要求安全許可,正如本文中討論的所有離線解決方案一樣,但是燈具卻不需要。
本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/192733.htm另外,從散熱管理的角度來(lái)看,這種隔離設(shè)計(jì)則更加理想,因?yàn)闆](méi)有了對(duì)LED接近性或接觸金屬附件的諸多限制。另一個(gè)顯著的特點(diǎn)是,它不要求輸出端反饋。這就去除了光電或其他安全規(guī)定的隔離反饋器件。最后,我們來(lái)看這種二次側(cè)的簡(jiǎn)易性。它只有很少的無(wú)源組件,并且沒(méi)有偏置電源、有源組件或任何種類的控件[9]。
談及運(yùn)行,SIMPLE驅(qū)動(dòng)器擁有優(yōu)于1%的極好的串電流匹配。它具有可獲得高效率的諧振運(yùn)行,并且隨著串?dāng)?shù)量的增加其性價(jià)比也會(huì)更高。
設(shè)計(jì)考慮因素
PFC電路的輸出為反向降壓電路的輸入。反向降壓經(jīng)過(guò)配置,產(chǎn)生一個(gè)恒定電流輸出。這種電流下,系統(tǒng)閉環(huán)位于附近。它產(chǎn)生的電流輸出向下游供給DC/DC變壓器電路,而該電路由一個(gè)半橋接控制器、兩個(gè)MOSFET、電容C1和 電容C2以及一些變壓器組成。之后,該電流經(jīng)過(guò)半橋接MOSFET開(kāi)關(guān),到達(dá)串聯(lián)變壓器的一次側(cè)。電容C1和C2服務(wù)于許多功能。它們可用于為半橋接建立一個(gè)分壓器,同時(shí)它們還是諧振電路的組成組件,也是DC阻斷電容,這有助于防止變壓器飽和[10]。
諧振運(yùn)行允許MOSFET開(kāi)關(guān)以零電壓開(kāi)關(guān)(ZVS)進(jìn)行開(kāi)關(guān)運(yùn)行。這就降低了開(kāi)關(guān)損耗,并強(qiáng)制輸出二極管至零電流開(kāi)關(guān)(ZCS),從而有助于效率最大化[11]。
現(xiàn)已轉(zhuǎn)換為AC電流的DC電流通過(guò)所有串聯(lián)變壓器的一次側(cè)前后諧振。可串聯(lián)放置的變壓器一次側(cè)數(shù)目十分靈活,因?yàn)榭梢赃x擇繞組比來(lái)支持許多變壓器或LED串。計(jì)算匝數(shù)比需要考慮的是串?dāng)?shù),這是由于其規(guī)定了變壓器的數(shù)目以及每個(gè)串的正向電壓。
要獲得功率轉(zhuǎn)換的最高可達(dá)效率,目標(biāo)就是盡可能地處理最少的功率。要達(dá)到這個(gè)目的,我們需要盡可能地接近輸入電壓來(lái)工作。由于大多數(shù)高功率照明應(yīng)用都支持有源PFC的使用[12],為了簡(jiǎn)單起見(jiàn),我們將只把它看作是功能模塊,并給其輸出分配一些典型值。
由于大多數(shù)有源PFC電路都起到一個(gè)升壓轉(zhuǎn)換器的作用,因此PFC輸出電壓的設(shè)定必須要高于最高AC線壓的峰值。85–265VAC一般輸入范圍時(shí),其為大約375V。增加一些動(dòng)態(tài)范圍上限,以獲得裕度和容差,這時(shí)400V便為一個(gè)典型的設(shè)定值。要確保下游降壓擁有PFC輸出變化的較多動(dòng)態(tài)范圍上限,就需要增加稍多的裕度,以適應(yīng)約40V的紋波[13]。這就使我們的反向降壓最小輸入運(yùn)行點(diǎn)為大約 360V。
為保證降壓輸出具有一定的順從電壓,以讓其能夠正常地工作,這就需要也給它一定的動(dòng)態(tài)范圍上限,并將其輸出范圍限定在280V。
既然我們都了解我們的各個(gè)邊界,那么就讓我們來(lái)看看如何通過(guò)降壓和變壓器匝比來(lái)計(jì)算恒定電流值的一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例。
在本例中,我們使用了兩個(gè)變壓器來(lái)驅(qū)動(dòng)四個(gè) LED串,其電流為1A。每個(gè)串都擁有十只高功率 LED。假設(shè):LED正向電壓Vf=3.5V,且一個(gè)串電壓=35V。
由于我們將DC降壓的輸出工作點(diǎn)設(shè)定在 280V,因此它現(xiàn)在作為DC/DC變壓器電路的輸入。這就意味著,施加于串聯(lián)一次側(cè)的電壓將為電容分壓器(由C1和C2組成)電壓的1/2,從而在串聯(lián)一次側(cè)布局上獲得140V的電壓。
現(xiàn)在,匝數(shù)比的計(jì)算就變得十分容易了,如式1所示:
每個(gè)變壓器的一次側(cè)電壓(VP)=橋接電壓/變壓器數(shù)=140V/2=70V
其中:
NP=一次側(cè)匝數(shù)
NS=二次側(cè)匝數(shù)
VS=二次側(cè)或LED串電壓
VP=每個(gè)一次繞組兩端的電壓
要計(jì)算反向降壓的電流輸出設(shè)定值,其中每個(gè)變壓器驅(qū)動(dòng)兩個(gè)LED串,首先必須認(rèn)識(shí)到交替半周期中每個(gè)變壓器中只有一個(gè)串在導(dǎo)電。這就是說(shuō),在睡眠期間維持LED導(dǎo)電而必須向?qū)щ姶峁┑碾娏鞅仨毷荓ED電流的兩倍。理想LED電流為1A的這種情況下,每半個(gè)周期向LED和濾波器電容提供的電流為2A。
要計(jì)算降壓穩(wěn)壓器,設(shè)定電流值(ISet)如式(2 )所示:
結(jié)論
如上所述,采用串聯(lián)輸入多并聯(lián)的驅(qū)動(dòng)方式使得變壓器參數(shù)的確定化繁為簡(jiǎn),同時(shí)這種驅(qū)動(dòng)方式能夠滿足許多不同照明應(yīng)用的需求。如果SIMPLE驅(qū)動(dòng)是眾多LED照明應(yīng)用模塊方法的一部分,那么就需要考慮上游功率級(jí),例如:半橋中的功率處理組件、反向降壓和PFC等,因?yàn)楸仨氄{(diào)整它們的大小來(lái)應(yīng)對(duì)能滿足驅(qū)動(dòng)器的最高功率級(jí)。
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評(píng)論