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如何设计符合能源之星固态照明要求的离线高功率因数TRIAC调光LED驱动器?

   2015-01-26 安规与电磁兼容网安森美半导体1320

2)其它设计要求

确定了基本设计要求,就需要考虑与终端应用需求有关的其它系统因素。例如,虽然标准中并无要求,但兼容已有线路调光方案很重要。因此,应当针对三端双向可控硅开关器件(TRIAC)壁式调光器来优化设计。TRIAC调光的挑战不少,但有一项因素设计人员可能容易忽略,就是驱动器应当能够能在低斩波(chopped)交流输入波形条件下启动及工作。而且,驱动电源的尺寸应当匹配嵌灯灯具接线盒。还应该注意一项人的因素要求。虽然LED实际上在瞬间之间就发光,但驱动器的设计要留出特定的启动时间。不管是什么LED灯具,这方面的表现都应该不比CFL差,甚至应该更好。所以,我们可以把CFL作为参照基准。“能源之星”CFL灯泡要求中,额定条件下最大启动时间为1秒,因此,我们将就LED驱动器在启动时间方面的设计目标定在0.5秒。由于这个设计面向住宅或商业应用,因此我们定下的规格目标更具挑战性。表2总结了本GreenPoint参考设计关键的设计目标。


 表2:关键设计目标

 3)设计途径

采用单段式方案提供高功率因数 要实现高功率因数、电源能效目标及紧凑的尺寸,有必要使用高功率因数的单段式拓扑结构。由于功率目标较低,传统的两段式拓扑结构(PFC升压+反激转换)就无法满足要求了。因此,我们使用了基于安森美半导体NCL30000临界导电模式(CrM)反激控制器的CrM反激拓扑结构。 

 单段式拓扑结构省下专用的PFC升压段,帮助减少元器件数量,降低系统总成本。但采用

 单段式拓扑结构,系统也会受到一些影响,如无初级高压能量存储,输出电压保持时间较短。另外,输出纹波较高,必须采用更多的低压输出电容来满足维持要求,及对动态负载反应较慢等。有利的是,这对众多LED照明应用而言不构成问题,因为LED照明应用无系统维持时间要求,而且纹波汇入平均光输出,人眼不会察觉。 
 
         设计针对高功率因数(PF>0.95)有利于轻松符合SSL灯具的商用照明要求,并使输入电流波形看上去象是电阻型载的波形。这对兼容TRIAC调光非常重要,因为TRIAC调光器原本用于白炽灯,而白炽灯在电路中的作用就象是电阻,即充当电阻型负载。用示波器截取的波形显示,优化设计的单段式CrM反激电源的基本电流波形与输入电压波形保持同相。 
 
         图1显示的是安森美半导体基于NCL30000的单段式高功率因数反激拓扑结构的简化功能框图。从图1中可以看出,隔离反激的次级端有恒流恒压(CCCV)控制模块。这模块有两个主要功能,一是紧密稳流350 mA的恒定电流,并为初级端提供反馈,用于调节导通时间,对流经LED的恒定电流进行稳流;二是在发生开路事件时,进入恒压控制模式,在故障事件下产生稳压固定电压。开路电压稳压为UL1310 2类电源的60 Vdc最大电压限制。此外,无意中碰到输出短路时,还能限制功率,避免损坏LED。 

 
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