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詳細解析一款驅動高功率LED照明應用的新方法

作者: 時間:2013-11-21 來源:網絡 收藏
們深入研究其運行情況之前,讓我們首先對那些使用 SIMPLE 驅動多變壓器方法時突出的問題進行一些討論。首先,我們要注意,這是一種電隔離設計,其二次側輸出電壓可設計在 SELV 電平以下。當輸出電壓保持在 SELV 電平以下時,其就消除了讓照明設備與電源結合的要求,并且互連獲得了安全機構的許可。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用的要求。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://cqxgywz.com/article/222119.htm

另外,從散熱管理的角度來看,這種隔離設計則更加理想,因為沒有了對 LED 接近性或接觸金屬附件的諸多限制。另一個顯著的特點是,它不要求輸出端反饋。這就去除了光電或其他安全規定的隔離反饋器件。最后,我們來看這種二次側的簡易性。它只有很少的無源組件,并且沒有偏置電源、有源組件或任何種類的控件。

談及運行,SIMPLE 驅動器擁有優于 1% 的極好的串電流匹配。它具有可獲得高效率的諧振運行,并且隨著串數量的增加其性價比也會更高。

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圖3 SIMPLE驅動多變壓器

概述

PFC電路的輸出為反向降壓電路的輸入。反向降壓經過配置,產生一個恒定電流輸出。這種電流下,系統閉環位于附近。它產生的電流輸出向下游供給 DC/DC 變壓器電路,而該電路由一個半橋接控制器、兩個 MOSFET、電容 C1 和 電容 C2 以及一些變壓器組成。之后,該電流經過半橋接 MOSFET 開關,到達串聯變壓器的一次側。電容 C1 和 C2 服務于許多功能。它們可用于為半橋接建立一個分壓器,同時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。

諧振運行允許 MOSFET 開關以零電壓開關 (ZVS) 進行開關運行。這就降低了開關損耗,并強制輸出二極管至零電流開關 (ZCS),從而有助于效率最大化。

現已轉換為 AC 電流的 DC 電流通過所有串聯變壓器的一次側前后諧振。可串聯放置的變壓器一次側數目十分靈活,因為可以選擇繞組比來支持許多變壓器或 LED 串。計算匝數比需要考慮的是串數,這是由于其規定了變壓器的數目以及每個串的正向電壓。設計考慮因素

要獲得功率轉換的最高可達效率,目標就是盡可能地處理最少的功率。要達到這個目的,我們需要盡可能地接近輸入電壓來工作。由于大多數照明應用都支持有源 PFC 的使用,為了簡單起見,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。

由于大多數有源 PFC 電路都起到一個升壓轉換器的作用,因此 PFC 輸出電壓的設定必須要高于最高 AC 線壓的峰值。85 – 265VAC 一般輸入范圍時,其為大約 375V。增加一些動態范圍上限,以獲得裕度和容差,這時 400V 便為一個典型的設定值。要確保下游降壓擁有 PFC 輸出變化的較多動態范圍上限,就需要增加稍多的裕度,以適應約 40V 的紋波。這就使我們的反向降壓最小輸入運行點為大約 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態范圍上限,并將其輸出范圍限定在 280V。

既然我們都了解我們的各個邊界,那么就讓我們來看看如何通過降壓和變壓器匝比來計算恒定電流值的一個設計實例。

在本例中,我們使用了兩個變壓器來驅動四個LED串,其電流為 1A。每個串都擁有十只 LED。

假設:LED 正向電壓 Vf = 3.5V,且一個串電壓=35V

由于我們將 DC 降壓的輸出工作點設定在 280V,因此它現在作為 DC/DC 變壓器電路的輸入。這就意味著,施加于串聯一次側的電壓將為電容分壓器(由 C1 和 C2 組成)電壓的 1/2,從而在串聯一次側布局上獲得 140V 的電壓。

現在,匝數比的計算就變得十分容易了,如方程式1 所示:

每個變壓器的一次側電壓 (VP) =橋接電壓/變壓器數=140V/2=70V

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其中:

NP = 一次側匝數

NS = 二次側匝數

VS = 二次側或 LED 串電壓



關鍵詞: 高功率 LED照明

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