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单段隔离型功率因数校正LED驱动器

发布时间:2020-07-21 18:38:09 阅读: 来源:砂锅厂家

功率因数校正,就是将畸变电流校正为正弦电流,并使之与电压同相位,从而使功率因数接近于1。提高功率因数对于降低能源消耗,减小电源设备的体积和重量,缩小导线截面积,减弱电源设备对外辐射和传导干扰都具有重大意义。故而有功率因数校正的LED驱动器越来越受欢迎。本文将以安森美半导体的两款单段隔离功率因数校正LED驱动器NCP1652A及NCL30001为例,介绍高能效的单段功率因数校正LED驱动器的设计方法及应用方案。

单段隔离型功率因数校正LED驱动器解决方案有:基于NCL30000的离线型高功率因数Triac可调光LED驱动器;用于高压LED灯串的基于NCP1044升压式转换器的LED单段功率因数校正驱动方案;基于NCL1652A控制器的降压-升压式反激变换LED驱动器和基于NCL30001和NCS1002的区域照明应用恒流LED驱动器等。本文主要以NCP1652A和NCL30001为例,介绍单段隔离功率因数校正LED驱动器的设计方案。

NCL1652A及NCL30001均是采用连续导电模式(CCM)工作,这种方案集成了PFC和隔离型DC-DC转换电路,并提供恒定电流来直接驱动LED。它相当于将AC-DC转换与LED驱动两部分电路整合在一起,均位于照明灯具内,省去了LED光条中集成的线性或DC-DC转换器,这种整体式方案的电源转换段更少,减少元器件使用数量(如光学元件、LED、电子元件及印制电路板等),降低系统成本,并支持更高的LED电源总体能效。当然,这种方案的功率密度更高,可能并不适合所有区域照明应用,其光学图案可能更适合低功率的LED,典型应用包括LED街灯、外墙灯、洗墙灯及电冰箱箱体照明等。

用于通用电源、电信电源的LED驱动器

NCP1652A控制器是专门针对连续导电模式(CCM)的降压-升压式反激转换器应用而设计的,可以为功率较高应用的有源钳位缓冲提供一个第二个栅极驱动输出,反激变压器的漏感能量引起的电压尖峰是一个重要问题。采用NCP1652A可以设计一种相对新颖又简单、使用隔离型单段转换拓扑结构的离线功率因数校正15 Vdc及更高输出功率电源,用于通用电源、电信分布式电源前端及用于区域照明和分布式照明应用的恒压LED驱动器。基于NCP1652A控制器的单段功率因数校正LED驱动器,电路原理图如图1所示,采用的是通用交流输入的48V DC、2A的电源,反激变压器T1只需要相对较少的磁性电流元件即可用于高效连续导电模式,测试结果表明,此方案可以提供近90%的能效,在大多数典型负载下功率因数超过0.95。

图1 基于NCP1652A的单段转换器的完整原理图

用于区域照明应用的LED驱动器

NCL30001控制器的规格特性还包括高压启动电路、电压前馈以改善环路响应、输入欠压检测、内部过载定时器、拴锁输入,以及减少输入线路谐波的高精度乘法器。NCS1002是一款次级端恒压恒流(CVCC)控制器,适合LED街灯等区域照明应用,配合NCL30001控制器更可以设计出高功效、具有调光功能的LED驱动器演示板,可用于要求直接恒流输出的40W到100W功率范围的应用,电流可在0.7A至1.5A之间调节,配合更宽范围的大功率高亮度LED,适用于高架、隧道、停车场和道路照明等区域照明应用的恒定电流LED驱动器。基于NCL30001和NCS10002的90W演示板,如图2所示,测试结果显示,在50W输出功率、1000mA输出电压/48V正向压降条件的能效高于87%,在50%至100%负载条件下功率因数高于0.9。这种特殊设计是针对需要大于3A的驱动能力的LED而优化的,如Luminus Devices公司的CSM360和SST90。这种设计可以支持多达8个SST90串联或2个CSM360器件。CSM360 LED在驱动电流为3.2A条件下标称正向电压为12.8 V,这取决于色温和光通量可以产生1600-3900流明。

图2 基于NCL30001和NCS10002的90W演示板

总结:

使用单段拓扑结构可以大大降低整体元器件的材料成本,同时还能在紧凑结构中实现高功率因数和表现良好的启动特性。为了确保方案的稳健和可靠性,上述设计方案中均对电路使用了多重的保护。

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