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安森美用于LED路灯高能效驱动电源方案

2017-12-11 11:59 AM| 发布者: admin| 查看: 1006| 评论: 0

摘要:   随着全球各国政府对LED照明扶持力度的加剧,LED产物代价的进一步低沉,LED照明市场近几年来得到了井喷式的发展。LED路灯是其中一个重要应用,其高能效、环保、节能、便于控制等优点,已经使得其取代传统路灯的趋 ...

  随着全球各国政府对LED照明扶持力度的加剧,LED产物代价的进一步低沉,LED照明市场近几年来得到了井喷式的发展。LED路灯是其中一个重要应用,其高能效、环保、节能、便于控制等优点,已经使得其取代传统路灯的趋势越来越明显。差别于室内LED照明产品,LED路灯往往功率较大,而室外应用情况更具复杂性,如何高效可靠驱动LED路灯成为设计的要点。

  积极推动高能效创新的安森美半导体充实使用在电源范畴的丰富履历,为LED路灯驱动设计提供满足各类规范要求的高能效方案,包罗PFC段及主功率级的器件。

  功率因数校正(PFC)预升压转换段方案

  目前世界主要国家和机构都对LED驱动器在功率因数或总谐波失真上提出了相应的规范,好比国际电工委员会提出的IEC 61000-3-2、欧盟的EN61000-3-2、日本的JIC-C-61000-3-2、中国的GB 17625.1等尺度。美国“能源之星”对功率大于5 W品级的固态照明灯具都有功率因数的要求,家用驱动器功率因数需大于0.7,商用驱动器功率因数需大于0.9,而在路灯的应用中,对功率因数的要求通常会大于0.95。

  为了满足大功率LED路灯电源设计在功率因数以及谐波含量限制方面的要求,安森美半导体提供三种工作模式的PFC方案选择:一连导电模式(CCM),如NCP1654;临界导电模式(CrM),如NCP1608;频率钳位临界导电模式(FCCrM),如NCP1605。

  图1{京电港论坛} 安森美半导体提供三种模式的功率因数校正(PFC)方案

  其中,NCP1654的主要特点包括:接纳平均电流控制模式;快速瞬态响应;采用SO-8封装,只需少少的外部元器件;低起动电流(《75 uA);±1.5 A推拉输出电路门驱动;具备突波电流检测、过压掩护、欠压保护、开环保护,以及准确的过流、过功率限制功能,为电路提供强固的保护功能。

  主功率段选型:半桥LLC提供高性价比、高能效及易处理EMI的选择

  主功率段电源设计往往有多种拓扑可以选择,常见的诸如反激、正激、有源箝位正激、半桥LLC(双电感和单电容)等。随着功率及功率密度的提升,半桥LLC拓扑为LED路灯主功率段驱动电源设计提供了高性价比、高能效、容易处理电磁干扰(EMI)的方案。相比于其他拓扑布局,LLC支持在相对较宽的输入电压和输出负载范围下工作;元器件数量有限:谐振储能元件能部门或全部集成在主变压器中;低级开关管在所有负载条件下零电压开关(ZVS);次级整流器在所有负载条件下零电流开关(ZCS);具有应用简朴的同步整流功能。

  图2{京电港论坛}  随着功率及功率密度的提升,半桥LLC拓扑成为LED路灯驱动理想选择

  安森美半导体的NCP1397为采用LLC拓扑结构的主电源段提供了高性价比及可靠方案,为客户在尺寸限制、待秘密求及资本等设计考量上提供了理想选择,主要特性包括:50 kHz至500 kHz的高频工作;600 V高压浮动驱动器;可调治最小开关频率(3%精度);100 ns至2 us的可调节死区时间;藉外部可调节软启动提供的启动序列;输入欠压保护联合闩锁输入;{方案}定时器的自动规复及立刻闩锁过流保护;可藉导通/关闭控制来关闭输入(跳周期模式);300 uA低待机电流;1A/0.5 A峰值电流汲/源极驱动能力;共用集极或射极光耦合器毗连。

  待机电路选型

  为有效提高电源效率,需只管降低产品待机功耗。应用安森美半导体NCP1070高压开关稳压器,只需简单的外围降压线路就可有效降低待性能耗。该器件内置700V MOSFET,支持动态自供电(DSS),提供无损耗的启动序列,同时还具有短路保护、1ms软启动、频率抖动、Vcc引脚过压保护等功能,线路简单且有成本优势。

  恒压恒流控制方案

  精准的恒压恒流控制能够包管LED颗粒之间发光均一,从而更好地保证LED路灯寿命。安森美半导体提供的NCP4328内含两个OTA,能实现二次侧精准的恒压恒流控制。

  安森美半导体150 W高能效、无频闪LED路灯驱动电源方案参考方案

  安森美半导体提供150 W功率的LED路灯驱动电源方案参考设计。这参考设计采用了NCP1654(PFC)+NCP1397(LLC)+ NCP4328(恒压恒流控制)+ NCP1070(待机控制)的器件组合,担当90至265 Vac宽电压输入,提供40 V/3.45 A输出,能满足功率因数大于0.95,总谐波含量小于15%的要求,满载平均效率大于90%,范例电流精度到达了1%以内。这参考设计支持快速启动,典型启动时间小于500 ms,还提供低输出电流纹波,无频闪。

  图3{京电港论坛} 安森美半导体150 W路灯参考设计的能效及稳流精度

  图4{京电港论坛}  安森美半导体150 W路灯参考设计的功率因数及THD符合设计目标

  总结

  LED路灯技能含量高、身分多样、外部使用环境复杂,各国政府都对驱动设计提出了严苛的要求,为LED路灯提供高可靠性高效率电源也是目前亟待办理的问题。安森美半导体提供多种电源方案和拓扑,更提供了一个高能效、高恒流精度、无频闪、完善的保护功能、高可靠性、外围电路轻便的参考设计,成为LED路灯驱动方案的极佳选择。


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