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降低LED照明開(kāi)關(guān)電源待機功耗方法的探討

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   介紹

 與一般光源比較,LED燈具有功率高、環(huán)保和運用壽命長(cháng)的特性,因而它們正在變成下降室內和外部照明能耗的主選處理計劃。描繪用于照明供電的開(kāi)關(guān)電源也大概具有高功率,以便適應LED燈的節能特性。除了在正常作業(yè)進(jìn)程中具有高功率變換功率之外,開(kāi)關(guān)電源的待機功耗也變成LED業(yè)界的遍及重視焦點(diǎn)。在不遠的將來(lái),待機功耗有望調整到1W乃至300mW以下??墒?,在LED照明運用中,專(zhuān)用于待機電源的輔佐功率級并不適用,首要是由于照明運用在作業(yè)時(shí)刻 不存在待機條件??墒?,為燈泡供電的開(kāi)關(guān)電源即便在沒(méi)有燈或許燈已損壞的條件下依然與電網(wǎng)銜接并汲取能量。這是在照明運用中關(guān)懷待機功率水平的首要緣由。

  在空的辦公樓中,待機功耗特性不良的照明體系是不環(huán)保的,這篇文章討論怎么引進(jìn)簡(jiǎn)略的輔佐電路來(lái)下降待機功耗。所提議的電路能夠完成功率因數校對(PFC)級的間歇作業(yè),該PFC級是下降照明開(kāi)關(guān)電源的待機功耗所必需的。為了評價(jià)所提議的電路,咱們描繪了一個(gè)額定功率為120W的兩級開(kāi)關(guān)電源,在 廣泛的輸入電壓規模下能夠取得低于1W的待機功耗。

  兩級裝備

  由于額定功率的緣由和改進(jìn)功率因數的需求,LED街燈的開(kāi)關(guān)電源一般運用兩級裝備,它由榜首級的PFC模塊和第二級的下流DC-DC變換器構成。在100W左右的中等功率規模,臨界導通形式(CRM)是PFC級適宜的操控計劃。在這個(gè)額定功率規模中,下流DC-DC變換器一般選用準諧振反激拓撲。高度集成的FAN6300脈寬調制(PWM)操控器具有一個(gè)內部波谷電壓檢測器,能夠確保電源體系在廣泛的線(xiàn)路電壓規模內作業(yè)于準諧振狀況,并減小開(kāi)關(guān)損 耗,使功率MOSFET漏極上的開(kāi)關(guān)電壓最小化。為了最大極限減小待機功耗和改進(jìn)輕負載功率,專(zhuān)有的綠色形式功用供給關(guān)斷時(shí)刻(off-time)調制,以便下降開(kāi)關(guān)頻率,并履行延伸的波谷電壓開(kāi)關(guān),確保MOSFET在關(guān)斷時(shí)漏-源電壓保持在最低水平。運用這項特性,第二DC-DC級在無(wú)負載條件下進(jìn)入間 歇作業(yè)形式,能夠取得十分抱負的待機功耗特性。大多數現有的PFC操控器并無(wú)間歇作業(yè)功用,首要是由于PFC級開(kāi)端關(guān)于消耗運用和顯現器運用,而在那些應 用中為PFC和DC-DC級供給電壓源的輔佐電源是別離的。在LED照明運用中,一般不選用輔佐功率級,因而,大概關(guān)斷PFC級,不然待機功耗無(wú)法低于1W.

  PFC級的間歇作業(yè)形式

  在兩級開(kāi)關(guān)電源中,應關(guān)斷PFC級,以滿(mǎn)意待機功耗法規的需求。關(guān)斷PFC級的首要緣由是大多數PFC操控器沒(méi)有間歇作業(yè)(Burst- operation)特性。若是PFC操控器不支持間歇作業(yè)形式,PFC級將會(huì )接連作業(yè),即便在無(wú)負載條件下也會(huì )汲取能量。因而,關(guān)于帶有現有PFC操控 器的兩級開(kāi)關(guān)電源描繪而言,關(guān)斷PFC級是僅有可行的辦法??墒?,在重新啟動(dòng)PFC級時(shí)會(huì )呈現大的沖擊電流,并致使MOSFET等功率開(kāi)關(guān)上電壓或電流應 力的添加。此外,還會(huì )致使LED燈在恒流作業(yè)時(shí)刻呈現閃耀。業(yè)界需求找到一種新途徑來(lái)滿(mǎn)意待機功耗法規需求,一起防止上述疑問(wèn)。處理徹底關(guān)斷PFC級帶來(lái) 的這些副作用的一個(gè)可行辦法是PFC級選用間歇作業(yè)方式。

  主張運用一種簡(jiǎn)略的輔佐電路,將PFC的作業(yè)與準諧振反激DC-DC變換器進(jìn)行同步,由于當DC-DC變換器開(kāi)端間歇作業(yè)時(shí),PFC級也能夠進(jìn)入間歇作業(yè)形式。一旦第二級反激變換器完畢間歇形式作業(yè),PFC級會(huì )當即退出間歇作業(yè)形式。圖1為該輔佐電路的作業(yè)原理。PFC級的偏置電源遭到準諧振反激DC-DC變換器反應的操控。

 在無(wú)負載條件下,當反激變換器的反應電壓下降時(shí),PFC級的電源電壓被堵截,PFC操控器中止作業(yè)。圖2顯現負載從滿(mǎn)負載到無(wú)負載,再到滿(mǎn)負載進(jìn)程 中的作業(yè)波形。一旦第二級反激變換器進(jìn)入間歇作業(yè),PFC級便進(jìn)入間歇作業(yè)形式,并與反激變換器同步中止間歇作業(yè)形式。經(jīng)過(guò)對PFC級履行間歇作業(yè),能夠 消除能夠導致潛在疑問(wèn)的大浪涌電流,而且大幅下降待機功耗。為了評測PFC級的間歇作業(yè),運用FAN7930臨界導通形式PFC操控器、帶間歇作業(yè)功用的 準諧振反激操控器FAN6300A以及所提議的PFC操控電路,描繪了一個(gè)用于LED街燈的的120W(48V/2.5A) LEB-016演示線(xiàn)路板。如圖2所示,主張的電路作業(yè)超卓。表1所示為在各種輸入線(xiàn)路電壓下的待機功耗測量值。能夠證明:在廣泛的輸入規模內,能夠使待 機功耗下降80%以上。還能夠在高線(xiàn)路輸入電壓下取得低于0.3W的待機功耗。


  定論

  這是一種簡(jiǎn)略但十分有用的改進(jìn)照明開(kāi)關(guān)電源待機功耗的辦法。這個(gè)主張的電路能夠使PFC級與第二級DC-DC變換器同步進(jìn)行間歇作業(yè)。這種辦法消除了與封閉和重啟PFC級關(guān)聯(lián)的涌入電流疑問(wèn)。主張的電路能夠有用下降待機功耗。經(jīng)過(guò)評測線(xiàn)路板驗證,在較寬的輸入電壓規模內,能夠使待機功耗小于1W.所提議的辦法關(guān)于一般沒(méi)有待機功率調理模塊的照明運用具有很大的吸引力
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