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低功率(≤20W)LED照明解决方案

上网日期: 2015年03月27日 ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:LED照明? LED驱动器? 低功率LED驱动器?

A19、E14/17、E26/27 球泡灯LED 驱动器设计

我们已经讨论了 MR11/16 灯 LED 驱动器设计的难题。现在,我们来看看 A19、E14/17、E26/27 球泡灯 LED 驱动器的设计。

某些灯泡类型称为“螺口灯头”和“蜡烛灯”。大多数是用 CFL 或 LED 替代的白炽灯,赢得了大多数应用需求。

A19、E14/17、E26/27 螺口灯泡结构

输入电压直接来自交流电源,插座类型为: E14/17(蜡烛型)、A19/E26/27(螺口式)(对于蜡烛型灯,额定功率为1~5W;对于白炽灯替换,额定功率为 4~17W。) 外形尺寸如图11和图12所示。

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图11:蜡烛型灯示例((L: 99 毫米,D: 26 毫米,E: 17 毫米)

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图12:螺口灯泡示例(L: 105 毫米,D:55 毫米,B:26 毫米)

A19、E14/17、E26/27 螺口灯泡 LED 驱动器设计挑战

对于蜡烛型灯,该 LED 驱动器的设计挑战是小型印刷电路板空间。该印刷电路板空间小于 MR 灯空间,并工作于 AC 输入电压电源。采用 LED 驱动器设计来替换白炽灯,其印刷电路板空间比蜡烛型灯或 MR 型灯大,额定功率也较大,因此 LED 驱动器也较大。印刷电路板空间受到限制,类似于蜡烛型灯。对于螺口灯泡设计,功率因数和总体谐波失真几乎是强制性要求,还有额外的调光器操作要求。

对于具有灯座侧抛物线形状的E26/27 灯泡,印刷电路板的外形尺寸为灯座侧: 20 毫米;LED 模组侧: 35 毫米;宽度: 70 毫米(参见图 13)。

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图13:E26/E27 印刷电路板外形尺寸示例

效率需大于75%。调光器的设计要求包括与各种保持电流兼容、在大范围的光振幅内呈线性方式工作、以及无闪烁。

A19、E14/17、E26/27 螺口灯泡Fairchild解决方案

在安全性方面,隔离型驱动器为首选。在该功率范围内,首选的 LED 驱动器解决方案是反激式拓扑结构。对于蜡烛型灯,功率因数和总体谐波失真虽然是低功率应用,但仍为强制性要求。很多设计人员使用单级反激式解决方案。单级 功率因数校正反激式拓扑结构减少了印刷电路板的尺寸,因为它可省去大体积输入电解电容器。使用单级初级端调节(PSR)反激式解决方案可进一步减少元件数 量。凭借其低材料清单 (BOM) 成本、隔离特性、功率因数校正及宽泛的输入电压范围,PFC PSR 反激拓扑有望成为首选的 LED 驱动器拓扑结构。

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表3:Fairchild 初级端调节控制器

在 PSR 拓扑中,无需次级端反馈,因此无需光隔离器、误差放大器(如 TL431),以及补偿和偏置电阻和电容。图 14 显示简易 PSR 原理图。

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图14:初级端调节器原理图

初级端调节反激式拓扑结构的优点包括:

●单级解决方案限制了元件数量并最终适合较小的设计空间。

●FL103 50kHz 的工作开关频率有助于反激式磁性变压器适合体积受限的应用。

●具有 FSEZ1317 的集成式 MOSFET 减少了元件数量,从而节省了额外的印刷电路板空间。

●初级端调节拓扑结构中元件减少有助于应对降低成本的压力。

●无需次级反馈电路,这将立即减少元件数量并提高可靠性(省去光隔离器或 TL431)。

●Fairchild 的 PSR 拓扑包括 TRUECURRENT技术,业界领先的恒流性能 < ±3 %,提供始终如一的高质量光照射。

●解决方案已采用隔离方式。

●单级反激式拓扑结构可满足

功率因数和总体谐波失真要求。

初级端调节反激式拓扑结构工作于两种模式:恒定电压 (CV) 和恒定电流 (CC)。LED 驱动器应在恒流模式下运行,以便更好地控制 LED 灯串的照明亮度输出。图 15 显示 PSR 调节反激的 I-V 特性。

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图15:初级端调节反激式 LED 驱动器的 I-V 输出特性

PSR最好采用非连续导通模式 (DCM),因为此模式支持更好的输出调节。典型的波形如 图 16所示。

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图16:DCM反激式转换器的波形

当工作在恒定电压调节模式下时,在电感器电流放电时间 tDIS 期间,输出电压与二极管正向电压降之和会反射回辅助绕组端。由于二极管正向电压降随电流减少而减少,辅助绕组电压反映了二极管导通时间 tDIS结束时的输出电压。通过在二极管导通时间结束时对辅助绕组电压进行采样,可以获得输出电压信息。

当工作于恒定电流调节模式下时,使用峰值漏极电流 IPEAK和电感器电流放电时间 tDIS 以估算出输出电流,因为输出电流与在稳定状态下与二极管电流的平均值相同。采用 Fairchild 的 TRUECURRENT技术,恒流输出可得到更准确地控制。

最后我们将讨论PAR16、20、30、38灯LED驱动器设计。

第五页:PAR16、20、30、38灯LED驱动器设计


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