高功率LED照明驅(qū)動(dòng)應(yīng)用的新方法

　　讓輸出保持在這些電平以下，增加了其本身的靈活性，從而使各種燈具可以滿足許多其他照明應(yīng)用的要求^[8]。電源仍然要求安全許可，正如本文中討論的所有離線解決方案一樣，但是燈具卻不需要。

　　另外，從散熱管理的角度來看，這種隔離設(shè)計(jì)則更加理想，因?yàn)闆]有了對(duì)LED接近性或接觸金屬附件的諸多限制。另一個(gè)顯著的特點(diǎn)是，它不要求輸出端反饋。這就去除了光電或其他安全規(guī)定的隔離反饋器件。最后，我們來看這種二次側(cè)的簡(jiǎn)易性。它只有很少的無源組件，并且沒有偏置電源、有源組件或任何種類的控件^[9]。

　　談及運(yùn)行，SIMPLE驅(qū)動(dòng)器擁有優(yōu)于1%的極好的串電流匹配。它具有可獲得高效率的諧振運(yùn)行，并且隨著串?dāng)?shù)量的增加其性價(jià)比也會(huì)更高。

　　設(shè)計(jì)考慮因素

　　PFC電路的輸出為反向降壓電路的輸入。反向降壓經(jīng)過配置，產(chǎn)生一個(gè)恒定電流輸出。這種電流下，系統(tǒng)閉環(huán)位于附近。它產(chǎn)生的電流輸出向下游供給DC/DC變壓器電路，而該電路由一個(gè)半橋接控制器、兩個(gè)MOSFET、電容C1和 電容C2以及一些變壓器組成。之后，該電流經(jīng)過半橋接MOSFET開關(guān)，到達(dá)串聯(lián)變壓器的一次側(cè)。電容C1和C2服務(wù)于許多功能。它們可用于為半橋接建立一個(gè)分壓器，同時(shí)它們還是諧振電路的組成組件，也是DC阻斷電容，這有助于防止變壓器飽和^[10]。

　　諧振運(yùn)行允許MOSFET開關(guān)以零電壓開關(guān)(ZVS)進(jìn)行開關(guān)運(yùn)行。這就降低了開關(guān)損耗，并強(qiáng)制輸出二極管至零電流開關(guān)(ZCS)，從而有助于效率最大化^[11]。

　　現(xiàn)已轉(zhuǎn)換為AC電流的DC電流通過所有串聯(lián)變壓器的一次側(cè)前后諧振?？纱?lián)放置的變壓器一次側(cè)數(shù)目十分靈活，因?yàn)榭梢赃x擇繞組比來支持許多變壓器或LED串。計(jì)算匝數(shù)比需要考慮的是串?dāng)?shù)，這是由于其規(guī)定了變壓器的數(shù)目以及每個(gè)串的正向電壓。

　　要獲得功率轉(zhuǎn)換的最高可達(dá)效率，目標(biāo)就是盡可能地處理最少的功率。要達(dá)到這個(gè)目的，我們需要盡可能地接近輸入電壓來工作。由于大多數(shù)高功率照明應(yīng)用都支持有源PFC的使用^[12]，為了簡(jiǎn)單起見，我們將只把它看作是功能模塊，并給其輸出分配一些典型值。

　　由于大多數(shù)有源PFC電路都起到一個(gè)升壓轉(zhuǎn)換器的作用，因此PFC輸出電壓的設(shè)定必須要高于最高AC線壓的峰值。85–265VAC一般輸入范圍時(shí)，其為大約375V。增加一些動(dòng)態(tài)范圍上限，以獲得裕度和容差，這時(shí)400V便為一個(gè)典型的設(shè)定值。要確保下游降壓擁有PFC輸出變化的較多動(dòng)態(tài)范圍上限，就需要增加稍多的裕度，以適應(yīng)約40V的紋波^[13]。這就使我們的反向降壓最小輸入運(yùn)行點(diǎn)為大約 360V。

　　為保證降壓輸出具有一定的順從電壓，以讓其能夠正常地工作，這就需要也給它一定的動(dòng)態(tài)范圍上限，并將其輸出范圍限定在280V。

　　既然我們都了解我們的各個(gè)邊界，那么就讓我們來看看如何通過降壓和變壓器匝比來計(jì)算恒定電流值的一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例。

　　在本例中，我們使用了兩個(gè)變壓器來驅(qū)動(dòng)四個(gè) LED串，其電流為1A。每個(gè)串都擁有十只高功率 LED。假設(shè)：LED正向電壓Vf=3.5V，且一個(gè)串電壓=35V。

　　由于我們將DC降壓的輸出工作點(diǎn)設(shè)定在 280V，因此它現(xiàn)在作為DC/DC變壓器電路的輸入。這就意味著，施加于串聯(lián)一次側(cè)的電壓將為電容分壓器(由C1和C2組成)電壓的1/2，從而在串聯(lián)一次側(cè)布局上獲得140V的電壓。

　　現(xiàn)在，匝數(shù)比的計(jì)算就變得十分容易了，如式1所示：

　　每個(gè)變壓器的一次側(cè)電壓(VP)=橋接電壓/變壓器數(shù)=140V/2=70V

(1)

　　其中：

　　N_P=一次側(cè)匝數(shù)

　　N_S=二次側(cè)匝數(shù)

　　V_S=二次側(cè)或LED串電壓

　　V_P=每個(gè)一次繞組兩端的電壓

　　要計(jì)算反向降壓的電流輸出設(shè)定值，其中每個(gè)變壓器驅(qū)動(dòng)兩個(gè)LED串，首先必須認(rèn)識(shí)到交替半周期中每個(gè)變壓器中只有一個(gè)串在導(dǎo)電。這就是說，在睡眠期間維持LED導(dǎo)電而必須向?qū)щ姶峁┑碾娏鞅仨毷荓ED電流的兩倍。理想LED電流為1A的這種情況下，每半個(gè)周期向LED和濾波器電容提供的電流為2A。

　　要計(jì)算降壓穩(wěn)壓器，設(shè)定電流值(ISet)如式(2 )所示：

　　結(jié)論

　　如上所述，采用串聯(lián)輸入多并聯(lián)的驅(qū)動(dòng)方式使得變壓器參數(shù)的確定化繁為簡(jiǎn)，同時(shí)這種驅(qū)動(dòng)方式能夠滿足許多不同照明應(yīng)用的需求。如果SIMPLE驅(qū)動(dòng)是眾多LED照明應(yīng)用模塊方法的一部分，那么就需要考慮上游功率級(jí)，例如：半橋中的功率處理組件、反向降壓和PFC等，因?yàn)楸仨氄{(diào)整它們的大小來應(yīng)對(duì)能滿足驅(qū)動(dòng)器的最高功率級(jí)。

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