可PWM調(diào)光的離線高功率LED街燈電路詳解
今天小編將為大家介紹一項用于LED街燈等應(yīng)用的28V、3.3A的離線高功率因數(shù)LED驅(qū)動器設(shè)計。這項設(shè)計基于NCL30001 LED驅(qū)動器及NCS1002恒壓恒流控制器,采用90至265V交流電壓供電,提供最大90W的輸出功率,具有高功率因數(shù),同時符合相關(guān)諧波含量標準,并能夠配合脈寬調(diào)制(PWM)調(diào)光。
單段拓撲結(jié)構(gòu)LED驅(qū)動器+次級端CVCC控制器組合
NCL30001是一種單段拓撲結(jié)構(gòu)LED驅(qū)動方案,其靈活的特性非常適合應(yīng)用于新的LED照明產(chǎn)品。這款采用單段集成功率因數(shù)校正(PFC)和隔離型降壓交流-直流(AC-DC)電源轉(zhuǎn)換的離線式LED驅(qū)動器省去了專用PFC升壓段,可以減少元件數(shù)量,降低方案成本,配合提高LED電源系統(tǒng)總能效,用于 LED街燈、低頂燈、外墻燈和建筑物照明等應(yīng)用。
NCL30001采用連續(xù)導(dǎo)電模式(CCM)工作,這種方案集成了PFC和隔離型DC-DC轉(zhuǎn)換電路,并提供恒定電流來直接驅(qū)動LED。它相當(dāng)于將AC- DC轉(zhuǎn)換與LED驅(qū)動兩部分電路整合在一起,均位于照明燈具內(nèi),省去了LED光條中集成的線性或DC-DC轉(zhuǎn)換器。這種整體式方案的電源轉(zhuǎn)換段更少,減少元器件使用數(shù)量(如光學(xué)元件、LED、電子元件及印制電路板等),降低系統(tǒng)成本,并支持更高的LED電源總體能效。當(dāng)然,這種方案的功率密度更高,可能并不適合所有區(qū)域照明應(yīng)用,其光學(xué)圖案可能更適合較低功率的LED,典型應(yīng)用包括LED街燈、外墻燈、洗墻燈及電冰箱箱體照明等。
NCL30001控制器的其他規(guī)格特性還包括高壓啟動電路、電壓前饋以改善環(huán)路響應(yīng)、輸入欠壓檢測、內(nèi)部過載定時器、閂鎖輸入,以及減少輸入線路諧波的高精度乘法器。安森美半導(dǎo)體還提供這器件的隔離型單段功率因數(shù)校正LED驅(qū)動器評估板,用于要求直接恒流輸出的40W到100 W功率范圍的應(yīng)用。電流可在0.7 A至1.5 A之間調(diào)節(jié),配合更寬范圍的大功率高亮度LED。
NCS1002是一款次級端恒壓恒流(CVCC)控制器,適合LED街燈等區(qū)域照明應(yīng)用,配合NCL30001控制器更可以設(shè)計出高功效、具有調(diào)光功能的LED驅(qū)動器演示板。
基于NCL30001和NCS1002的90 W演示板
90W恒壓恒流演示板可接受90至265 Vac的擴展通用輸入電壓(更換元件條件下可支持305 Vac),提供0.7A至1.5A的恒定電流輸出范圍及30V至55V的恒定輸出電壓范圍(可通過電阻分壓器來選擇),最大輸出功率90 W,支持50至1,000Hz調(diào)光控制,并包含可連接至可選調(diào)光卡的6引腳接口,用于模擬電流調(diào)節(jié)/雙亮度等級數(shù)字調(diào)光等智能調(diào)光應(yīng)用。此外,這款演示板還提供短路保護、開路保護、過溫保護、過流保護及過壓保護等豐富保護特性。測試顯示,這演示板在50W輸出功率、1,000 mA輸出電壓/48 V正向壓降條件的能效高于87%,在50%至100%負載條件下功率因數(shù)高于0.9,同時符合IEC61000-3-2C類設(shè)備諧波含量標準。
圖1:演示板頂視圖
由于這種設(shè)計可以有標準NCL30001評估板(50V2A)相媲美的功率水平,電路原理的變化在于變壓器的設(shè)計,以及基于NCS1002的恒定電流/恒定電壓次級側(cè)控制電路。圖2所示為初級側(cè)電路。這個設(shè)計的反激變壓器源于原有設(shè)計的次級繞組,可以滿足新的最高電壓和電流要求。初級繞組所需的電感和整體結(jié)構(gòu)基本上相同。277VAC輸入可以利用適當(dāng)?shù)念~定電壓來改變EMI輸入濾波器的“X”和“Y”電容器。
圖2:NCL30001 CVCC 90 W演示板初級側(cè)原理圖
使用NCL30001連續(xù)導(dǎo)通模式功率因數(shù)校正單段反激式控制器,可以實現(xiàn)高架、隧道、停車場和道路照明等區(qū)域照明應(yīng)用的恒定電流LED驅(qū)動器。這種特殊設(shè)計是針對需要大于3A的驅(qū)動能力的LED而優(yōu)化的,如Luminus Devices公司的CSM360和SST90。這種設(shè)計可以支持多達8個SST90串聯(lián)或2個CSM360器件。CSM360 LED在驅(qū)動電流為3.2A條件下標稱正向電壓為12.8 V,這取決于色溫和光通量可以產(chǎn)生1600-3900流明。