比較LED照明應(yīng)用的臨界導(dǎo)通模式和斷續(xù)模式PFC設(shè)計(jì)

LED 照明應(yīng)用工程師必須不斷了解功率因數(shù)(PF)、總體諧波失真(THD)和效率的不斷變化的法規(guī)要求。如今，在額定線路電壓下當(dāng)設(shè)計(jì) > 5W 時(shí)，監(jiān)管機(jī)構(gòu)針對(duì)該設(shè)計(jì)一般要求 PFC >0.9。但趨勢(shì)是，監(jiān)管機(jī)構(gòu)不斷將 PFC 的要求降低至越來(lái)越低的功率級(jí)。

THD 要求也正出現(xiàn)類似的變動(dòng)?，F(xiàn)在，監(jiān)管機(jī)構(gòu)對(duì)于 > 25W 的應(yīng)用要求 <25% THD。但我們已開(kāi)始看到，全球的機(jī)構(gòu)在許多應(yīng)用中將該要求降低至 < 10%。雖然目前沒(méi)有針對(duì)燈泡應(yīng)用的特殊 THD 要求，但似乎很明顯，設(shè)計(jì)師期待在不久的將來(lái)會(huì)出現(xiàn)此類要求。考慮到這些趨勢(shì)，如今構(gòu)建 LED 照明應(yīng)用的設(shè)計(jì)師需要在盡可能寬的工作電壓下實(shí)現(xiàn)盡可能高的 PF 和盡可能低的 THD，這點(diǎn)似乎很明顯。

在功率方面，監(jiān)管機(jī)構(gòu)針對(duì) <20W 的功率級(jí)制定了一些標(biāo)準(zhǔn)。該電壓的不可調(diào)光電源需要至少達(dá)到整個(gè)額定線路電壓 85% 的效率。監(jiān)管機(jī)構(gòu)使用調(diào)相調(diào)光功能降低照明應(yīng)用的該要求，因?yàn)檎{(diào)光電路需要以固定損耗運(yùn)行的外部元件。但是，法規(guī)要求再次清楚地朝向更高的效率發(fā)展。

大多數(shù)照明應(yīng)用的 AC 輸入和隔離電源設(shè)計(jì)使用反激式電路，以滿足 PFC 要求。該單級(jí)反激式 PFC 解決方案通常包含采用恒定導(dǎo)通時(shí)間、可變關(guān)斷時(shí)間運(yùn)行的臨界導(dǎo)通模式(CrCM) 控制 IC。本方法在輸出處提供卓越的恒流或恒壓調(diào)節(jié)。但其最初用于促進(jìn) PFC 應(yīng)用，而非單級(jí)反激式應(yīng)用。通過(guò)針對(duì)負(fù)載控制修改電路和加入快速啟動(dòng)電路，設(shè)計(jì)師可實(shí)現(xiàn)合格的效率及合理的 PF 和 THD。但 CrCM 方法具有一些固有特性，會(huì)對(duì)其在這些應(yīng)用中的表現(xiàn)有最佳性能的限制。此外，CrCM 架構(gòu)增加若干影響可靠性和成本的附加元件。

另一個(gè)流行的選擇是斷續(xù)模式 (DCM) PFC 方法。在此拓?fù)渲?，電源針?duì)任何給定的線路負(fù)載配置以恒定導(dǎo)通時(shí)間和固定的頻率運(yùn)行。通過(guò)這樣做，可消除 CrCM 方法中出現(xiàn)的某些限制因素，讓設(shè)計(jì)師實(shí)現(xiàn)更高的 PF 和更低的 THD。

最近，F(xiàn)airchild 進(jìn)行了兩個(gè)評(píng)測(cè)板評(píng)估，使用 CrCM 和 DCM PFC 架構(gòu)構(gòu)建了兩個(gè)可比的 50W LED 照明解決方案。兩個(gè)解決方案均效果良好，每個(gè)都提供獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。但 CrCM 方法提供的 PF、THD 和效率性能勉強(qiáng)達(dá)到 C 類照明應(yīng)用的現(xiàn)行要求。相反，基于 Fairchild 的新型 FL7733A 單級(jí)初級(jí)端調(diào)節(jié) LED 驅(qū)動(dòng)器的 DCM 板以顯著簡(jiǎn)化的設(shè)計(jì)大大優(yōu)于所有三類中的第一個(gè)設(shè)計(jì)?？紤]到法規(guī)要求的趨勢(shì)，DCM PFC 方法對(duì)在未來(lái)應(yīng)用中尋求更多性能余量的 LED 照明設(shè)計(jì)師可能更適用。