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[導讀]隨著科學技術的發(fā)展,LED技術也在不斷發(fā)展,為我們的生活帶來各種便利,為我們提供各種各樣生活信息,造福著我們人類。功率因數(shù)校正,就是將畸變電流校正為正弦電流,并使之與電壓同相位,從而使功率因數(shù)接近于1。

隨著科學技術的發(fā)展,LED技術也在不斷發(fā)展,為我們的生活帶來各種便利,為我們提供各種各樣生活信息,造福著我們人類。功率因數(shù)校正,就是將畸變電流校正為正弦電流,并使之與電壓同相位,從而使功率因數(shù)接近于1。

提高功率因數(shù)對于降低能源消耗,減小電源設備的體積和重量,縮小導線截面積,減弱電源設備對外輻射和傳導干擾都具有重大意義。故而有功率因數(shù)校正的LED驅動器越來越受歡迎。本文將以安森美半導體的兩款單段隔離功率因數(shù)校正LED驅動器NCP1652A及NCL30001為例,介紹高能效的單段功率因數(shù)校正LED驅動器的設計方法及應用方案。

單段隔離型功率因數(shù)校正LED驅動器解決方案有:基于NCL30000的離線型高功率因數(shù)Triac可調光LED驅動器;用于高壓LED燈串的基于NCP1044升壓式轉換器的LED單段功率因數(shù)校正驅動方案;基于NCL1652A控制器的降壓-升壓式反激變換LED驅動器和基于NCL30001和NCS1002的區(qū)域照明應用恒流LED驅動器等。本文主要以NCP1652A和NCL30001為例,介紹單段隔離功率因數(shù)校正LED驅動器的設計方案。

NCL1652A及NCL30001均是采用連續(xù)導電模式(CCM)工作,這種方案集成了PFC和隔離型DC-DC轉換電路,并提供恒定電流來直接驅動LED。它相當于將AC-DC轉換與LED驅動兩部分電路整合在一起,均位于照明燈具內,省去了LED光條中集成的線性或DC-DC轉換器,這種整體式方案的電源轉換段更少,減少元器件使用數(shù)量(如光學元件、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)域照明應用,其光學圖案可能更適合低功率的LED,典型應用包括LED街燈、外墻燈、洗墻燈及電冰箱箱體照明等。

用于通用電源、電信電源的LED驅動器

NCP1652A控制器是專門針對連續(xù)導電模式(CCM)的降壓-升壓式反激轉換器應用而設計的,可以為功率較高應用的有源鉗位緩沖提供一個第二個柵極驅動輸出,反激變壓器的漏感能量引起的電壓尖峰是一個重要問題。采用NCP1652A可以設計一種相對新穎又簡單、使用隔離型單段轉換拓撲結構的離線功率因數(shù)校正15Vdc及更高輸出功率電源,用于通用電源、電信分布式電源前端及用于區(qū)域照明和分布式照明應用的恒壓LED驅動器。基于NCP1652A控制器的單段功率因數(shù)校正LED驅動器,電路原理圖如圖1所示,采用的是通用交流輸入的48VDC、2A的電源,反激變壓器T1只需要相對較少的磁性電流元件即可用于高效連續(xù)導電模式,測試結果表明,此方案可以提供近90%的能效,在大多數(shù)典型負載下功率因數(shù)超過0.95。

 


 

用于區(qū)域照明應用的LED驅動器

NCL30001控制器的規(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、輸入欠壓檢測、內部過載定時器、拴鎖輸入,以及減少輸入線路諧波的高精度乘法器。NCS1002是一款次級端恒壓恒流(CVCC)控制器,適合LED街燈等區(qū)域照明應用,配合NCL30001控制器更可以設計出高功效、具有調光功能的LED驅動器演示板,可用于要求直接恒流輸出的40W到100W功率范圍的應用,電流可在0.7A至1.5A之間調節(jié),配合更寬范圍的大功率高亮度LED,適用于高架、隧道、停車場和道路照明等區(qū)域照明應用的恒定電流LED驅動器。

基于NCL30001和NCS10002的90W演示板,如圖2所示,測試結果顯示,在50W輸出功率、1000mA輸出電壓/48V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。這種特殊設計是針對需要大于3A的驅動能力的LED而優(yōu)化的,如LuminusDevices公司的CSM360和SST90。這種設計可以支持多達8個SST90串聯(lián)或2個CSM360器件。CSM360LED在驅動電流為3.2A條件下標稱正向電壓為12.8V,這取決于色溫和光通量可以產生1600-3900流明。

 


 

使用單段拓撲結構可以大大降低整體元器件的材料成本,同時還能在緊湊結構中實現(xiàn)高功率因數(shù)和表現(xiàn)良好的啟動特性。

為了確保方案的穩(wěn)健和可靠性,上述設計方案中均對電路使用了多重的保護。相信在未來的科學技術更加發(fā)達的時候,LED會以更加多種類的方式為我們的生活帶來更大的方便,這就需要我們的科研人員更加努力學習知識,這樣才能為科技的發(fā)展貢獻自己的力量。

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