《電子技術(shù)應(yīng)用》
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LED照明應(yīng)用之臨界導(dǎo)通模式與非連續(xù)模式 PFC設(shè)計(jì)比較

2015-06-26
關(guān)鍵詞: LED 照明 隔離電壓 PFC 電路板

  致力于 LED 照明應(yīng)用的工程師必須不斷關(guān)注對功率因數(shù)(PF)、整體諧波失真 (THD)及效率方面日益演變的法規(guī)要求。對于正常線電壓下功率大于 5 瓦特的設(shè)計(jì),監(jiān)管機(jī)構(gòu)現(xiàn)在通常要求功率因數(shù)校正(PFC)大于 0.9。但監(jiān)管機(jī)構(gòu)不斷嚴(yán)化要求,PFC 的功率須越來越低是趨勢。

  對 THD 要求方面的類似舉措亦在醞釀當(dāng)中。對于功率大于 25 瓦特的應(yīng)用,監(jiān)管機(jī)構(gòu)目前要求 THD 小于 25%。但我們已經(jīng)開始看到,在許多應(yīng)用中,全球監(jiān)管機(jī)構(gòu)進(jìn)一步要求 THD 降至小于 10%。雖然目前對燈泡應(yīng)用沒有具體的 THD 要求,設(shè)計(jì)者可以預(yù)見未來的趨勢顯而易見。在這些趨勢下,顯然如今致力于 LED 照明應(yīng)用的設(shè)計(jì)者們需要在盡可能廣泛的工作電壓下實(shí)現(xiàn)盡可能高的 PF 與盡可能低的 THD。

  就效率而言,監(jiān)管機(jī)構(gòu)對功率低于 20 瓦特的應(yīng)用設(shè)定了某些標(biāo)準(zhǔn)。在該電壓下,非可調(diào)光電源需要達(dá)到至少 85% 的效率(正常線電壓)。對于使用相位調(diào)變調(diào)光的照明應(yīng)用,監(jiān)管機(jī)構(gòu)的要求有所下降,因?yàn)檎{(diào)光電路需要使用外部元件,而其必有固定的功耗。但再次重申,監(jiān)管機(jī)構(gòu)要求實(shí)現(xiàn)更高效率的趨勢顯而易見。

  在照明應(yīng)用中,大多數(shù)交流輸入及隔離電壓設(shè)計(jì)使用返馳式電路來滿足PFC要求。此單級(jí)返馳式 PFC解決方案通常包含臨界導(dǎo)通模式(CrCM)控制 IC,該控制 IC 于固定導(dǎo)通時(shí)間及可變關(guān)斷時(shí)間下運(yùn)作。此方法可在輸出時(shí)實(shí)現(xiàn)卓越的恒定電流或恒定電壓調(diào)節(jié)。但它最初是用于升壓 PFC 應(yīng)用,而非單級(jí)返馳式應(yīng)用。憑藉為實(shí)現(xiàn)負(fù)載控制所做的電路改造以及新增的快速啟動(dòng)電路,設(shè)計(jì)者可達(dá)到要求的效率以及合理的PF及THD。但CrCM方法具有某些固有特性,這些應(yīng)用的表現(xiàn)存在上限。此外,CrCM架構(gòu)新增了許多影響可靠性及成本的額外元件。

  另一種常用的選項(xiàng)是不連續(xù)模式(DCM)PFC方法。在此拓?fù)渲?,對于任何線路負(fù)載組態(tài),電壓均在固定導(dǎo)通時(shí)間及固定頻率下運(yùn)作。如此一來,它可以消除 CrCM 方法中產(chǎn)生的某些限制因數(shù),讓設(shè)計(jì)者能夠?qū)崿F(xiàn)更高的PF及更低的THD。

  目前,F(xiàn)airchild 采用兩種評測板,并且運(yùn)用CrCM及DCM PFC架構(gòu)制定了兩種旗鼓相當(dāng)?shù)?50W LED 照明解決方案。兩種解決方案皆運(yùn)作高效,并且各自有其獨(dú)特的優(yōu)勢。但 CrCM 方法提供的 PF、THD 及效率效能只能滿足 C 類照明應(yīng)用的電路要求。相比之下,基于 Fairchild 全新 FL7733A 單級(jí)、初級(jí)側(cè)調(diào)節(jié) LED 驅(qū)動(dòng)器的 DCM 電路板憑藉顯著簡化的設(shè)計(jì),遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了全部三類電路板的初始設(shè)計(jì)。鑒于監(jiān)管要求日益嚴(yán)格的趨勢,DCM PFC 方法可為 LED 照明設(shè)計(jì)者提供更合適的解決方案,以期在未來應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)更佳效能余量。


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