全球对实现低功耗和高效率技术的关注不断持续,由于照明应用占了全球近 20%的电力资源消耗量,所以照明技术的进步,会对能源状况产生巨大的影响。LED 固态照明 (solid state lighting,SSL) 是一种环保技术,具有出色的外形尺寸,使用寿命长,转换效率高,而且功耗相比传统的白炽灯泡低 80% 或 90%.在 LEDSSL 中,LED 驱动器扮演着重要的角色,因为要靠它来提供保持稳定亮度所需的准确电流。
采用初级侧调节控制器的高亮度LED驱动器
如上所述,LED 照明拥有诸多优势,但若没有适当的电压和准确的电流,这些器件的寿命不仅会缩短,其功耗和热耗也会增加,最终对 LED造成无法挽回的损害。考虑到 LED 与普通二极体在物理特性方面一样拥有斜率很大的 V-I 曲线,因而 LED的工作电压对工作电流相当敏感,若变化很大,便会影响 HB-LED 单元的寿命。因此,LED 的电流对照明非常重要。在这种情况下,对HB-LED 的寿命而言,带有出色的恒流技术的 PSR 就显得既重要又有益。LED 驱动器一般采用非隔离降压转换器或隔离反激式(flyback) 转换器。
在传统的 LED 控制电路中,离线恒定输出电流 LED驱动器可使用隔离反激式转换器配合次级侧电路调节输出电流来实现,如图1所示。这里,LED电流通过次级侧的一个感测电阻 Ro来测量,并借助光耦合器提供必须的回馈资讯。光耦合器在初级侧和次级侧之间形成隔离,并把反馈讯号耦合到初级侧的 PWM控制器。为了达到更好的输出调节,PWM 控制器利用光耦合器接收次级侧的反馈讯号,以决定 MOSFET的占空比。这种方案可提供准确的电流控制,但缺点是器件数目较多,意味着需要更大的电路板空间、更高的成本,而且可靠性也较低。同时,感测电阻RO 还会增加功耗,降低恒流调节电源效率。近来,LED 驱动器的效率和节能要求变得越来越重要,同时 LED应用也需要更小的尺寸,因此传统电路不再满足相关要求。本文将介绍一种能够减少器件数目并提高效率的初级侧控制方法。
初级侧调节 (PSR) 技术是把离线 LED驱动器的成本降至最低的最佳解决方案,它无需在次级侧使用光耦合器,就能够提供准确的电流控制。PSR的基本原理是采用一种创新性方法,利用辅助线圈取代次级侧的光耦合器来检测输出资讯,如图2所示。图2所示为一个采用初级侧控制器的反激式转换器的基本电路示意图及其主要工作波形。
当 PSR 控制器导通 MOSFET 时,变压器电流 iP 将线性地从零增加到 ipk,如算式 (1)。在导通期间,能量储存在变压器中。当 MOSFET 关断时(toff),储存在变压器中的能量借助输出整流器传送到功率转换器的输出端。在此期间,输出电压 VO 和二极体的正向电压 VF被反射到辅助线圈 NAUX,辅助线圈 NAUX 上的电压可由算式 (2)表示。这时可运用一种专有的取样技术来对反射电压进行取样,由于输出整流器的正向电压变得恒定,故可获得相关输出电压资讯。然后,取样得到的电压与准确的参考电压进行比较,形成一个电压回路,从而确定MOSFET 的导通时间,并准确调节恒定输出电压。
在这算式中,LP 为变压器初级线圈的电感;VIN 为变压器的输入电压; ton 是MOSFET 的导通时间;NAUX/NS为辅助线圈与次级输出线圈的匝数比;VO 是输出电压;VF 是输出整流器的正向电压。
这种采样方案也使得变压器的放电时间 (tdis) 加倍,如图2所示,输出电流 IO 与变压器的次级侧电流有关。IO 还可利用ipk、tdis 求得,如算式 (3) 所示。PSR 控制器利用这个结果来确定 MOSFET的导通时间,并调节恒定输出电流。Sense电阻 RSENSE 用来调节输出电流的数值。
中国照明网论文频道现向广大业内朋友征集稿件。稿件内容要求具有技术性、可读性。欢迎研究机构、院校、企业进行投稿。
投稿信箱:edit@lightingchina.com.cn
联系电话:0086-020-85530605-5029
(投稿时请注明作者姓名、单位、邮编和地址及电话、E-mail;以便通知审核结果,如发稿七日内无通知请来电查询。)
广东中照网传媒有限公司 版权所有 增值电信业务经营许可证:粤B2-20050039 粤ICP备06007496号
传真:020-85548112 E-mail:Service@lightingchina.com.cn 中国照明网