如何通過反激轉(zhuǎn)換器克服高效LED照明

該文件致力于解決高功率因數(shù)反激轉(zhuǎn)換器的使用，以克服高效LED照明解決方案的挑戰(zhàn)。它將包括設(shè)計(jì)人員比其他類型更喜歡此拓?fù)涞幕驹砗驮?。還將簡要討論產(chǎn)生有效輸出的要求。

本文討論了使用高功率因數(shù)反激轉(zhuǎn)換器來克服高效LED照明解決方案的挑戰(zhàn)。它將包括設(shè)計(jì)人員比其他類型更喜歡此拓?fù)涞幕驹砗驮?。還將簡要討論產(chǎn)生有效輸出的要求。

反激式轉(zhuǎn)換器是開關(guān)電源的最佳拓?fù)渲唬页杀拘б嬉埠芨?。此外，交流輸入的LED照明應(yīng)用也需要高功率因數(shù)和高系統(tǒng)效率。本文回顧了高性能LED照明產(chǎn)品設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)，然后演示了如何使用新一代高度集成的PWM控制器滿足這些要求。

初級(jí)側(cè)反激控制器

具有初級(jí)側(cè)調(diào)節(jié)（PSR）的單級(jí)拓?fù)涫荓ED照明應(yīng)用的首選拓?fù)?，因?yàn)樗溯斎氪笕萘?a target="_blank">電容器和反饋電路，從而使設(shè)計(jì)具有最少的外部組件。除成本外，消除輸入電容器的另一個(gè)好處是消除了使用壽命比其他組件低的組件。此外，一些能效標(biāo)準(zhǔn)要求LED照明板滿足大于0.9的高功率因數(shù)（PF）和小于20％的低總諧波失真（）。因此，應(yīng)使用具有恒定導(dǎo)通時(shí)間，固定頻率控制的高度集成> span class =“ caps”> PWM控制器，以實(shí)現(xiàn)最簡化的電路設(shè)計(jì)并同時(shí)滿足出色的PF / THD性能。如圖。

PSR PWM控制器FL7733A的典型應(yīng)用電路

嚴(yán)格的LED電流調(diào)節(jié)是LED照明的另一個(gè)重要要求。高度集成的PWM控制器應(yīng)實(shí)現(xiàn)精確的恒流控制功能，以保持準(zhǔn)確的輸出電流與輸入電壓和輸出電壓的變化之間的關(guān)系。由于輸出電流是穩(wěn)態(tài)下輸出二極管電流的平均值，因此可以使用MOSFET的峰值漏極電流和電感器電流的放電時(shí)間來估算輸出電流。將該輸出電流信息與內(nèi)部精確基準(zhǔn)進(jìn)行比較，以生成確定占空比的誤差電壓。

通常，對(duì)于PSR，首選DCM操作，因?yàn)樗梢蕴峁└玫妮敵稣{(diào)節(jié)。PWM控制器將需要相對(duì)于輸出電壓線性地改變其工作頻率，以確保DCM工作。在PSR拓?fù)渲蝎@得輸出電壓信息的一種方法是通過連接到VS引腳的電阻分壓器感測輔助繞組電壓。當(dāng)輸出電壓降低時(shí)，次級(jí)二極管的導(dǎo)通時(shí)間會(huì)增加，PWM控制器的線性頻率控制功能會(huì)延長開關(guān)周期。頻率控制還降低了初級(jí)均方根電流，從而提高了電源效率。

為了實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行，PWM控制器還應(yīng)提供保護(hù)功能，例如LED開路，LED短路和過熱保護(hù)。一個(gè)重要的要求是電流限制水平會(huì)自動(dòng)降低，以最小化輸出電流并在短路的LED條件下保護(hù)外部組件。

董事會(huì)評(píng)估

高度集成的PWM控制器FL7733A可以滿足上述所有要求，并可以為LED照明應(yīng)用提供最簡化的設(shè)計(jì)。選擇了額定功率為20W的LED照明電源板，以與FairchildSuperFET?2MOSFET一起評(píng)估FL7733A。SuperFET?2MOSFET是最新一代的超結(jié)技術(shù)。除了低導(dǎo)通電阻外，SuperFET?2MOSFET還實(shí)現(xiàn)了在輸出電容（Eoss）中更少的存儲(chǔ)能量。Eoss對(duì)于低功率開關(guān)LED照明解決方案很重要，因?yàn)樵诿總€(gè)開關(guān)周期都會(huì)發(fā)生能量耗散。

基于FL7733A的20W LED轉(zhuǎn)換器的功率因數(shù)和總諧波失真

圖2顯示了啟動(dòng)后10分鐘使用額定LED負(fù)載時(shí)的PF和THD結(jié)果。測得的溶液超出了標(biāo)準(zhǔn)，PF大于0.98，THD性能小于10％。

MOSFET的系統(tǒng)效率

圖3是各種交流輸入的效率測試結(jié)果。SuperFET?2技術(shù)在整個(gè)輸入范圍內(nèi)顯示出最佳效率。高輸入電壓下的更好結(jié)果是輸出電容中存儲(chǔ)的能量如何影響系統(tǒng)效率的一個(gè)很好的例子。由于競爭對(duì)手的MOSFET具有與SuperFET?2MOSFET相同的導(dǎo)通電阻，因此可以認(rèn)為效率差距是由開關(guān)損耗引起的。

存儲(chǔ)在輸出電容中的能量

如圖4所示，隨著漏極-源極電壓的增加，競爭對(duì)手MOSFET在輸出電容中保持更多能量。這意味著在較高的輸入電壓下導(dǎo)通期間會(huì)耗散更多的功率。在圖3中，設(shè)備級(jí)別的特性與電路板級(jí)別的測試結(jié)果完全匹配。

結(jié)論

LED照明電源需要高功率因數(shù)，高效率，隔離的次級(jí)側(cè)才能滿足安全標(biāo)準(zhǔn)，并且由于空間有限而需要的組件更少。FL7733A與SuperFET?2MOSFET一起提供了滿足這些要求的完整解決方案。

編輯：hfy