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解析如何为白光LED驱动选择最好的拓扑

2010-09-09 15:39
老猫
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  白炽灯时代即将和我们告别了。整个20世纪,爱迪生发明的白炽灯经受住了时间的考验,成为标准的通用照明工具。但新的照明技术-尤其是发光二极管(LED)-必将最终代替白炽灯和荧光灯。

  当整个世界都在因为日益上升的能源成本而节省能源预算时,白炽灯照明技术显然站在了错误的一边。一个白炽灯消耗的能源中有97%被浪费。荧光灯虽然稍好一些,但仍然浪费了85%的能量。而且,这两种灯的平均使用寿命都只有大约5000个小时。另外,荧光灯还使用了有毒的汞,发出的光更是颜色粗糙。这两种技术都无法和白光LED相比-它不仅使用寿命是前者的10倍,也不使用有毒物质,而且几乎能发出任何颜色的光。更重要的是,它的光转换效率绝不亚于荧光灯。

各种照明技术对比

表格1:各种照明技术对比

  因此,在通用照明应用领域,向LED技术的过渡将大大降低能源消耗。美国能源部最近一项研究预测指出,到2025年,广泛推广的白光LED将为全球节省10%的电能,节约资金达到1000亿美元。美国圣地亚国家实验室表示,这样的能源节省意味着全球的发电厂每年排放的二氧化碳要减少3.5亿吨。政府领导人都开始注意到了这一点。比如,最近澳大利亚就宣布了一项法令终止使用低效率白炽灯,作为其减少温室气体排放并降低家庭能源支出计划的一部分。

  尽管白光LED是当今的大规模照明的一个理想方案,但若要把驱动LED的电子设备普及到每一个灯泡中,设计者还面临着不小的挑战。首先,空间的限制要求LED驱动器必须小巧且高效。同时还要考虑散热因素,它对于照明设备的可靠性有重要影响,给设计密度带来了限制。最后,设计者还必须认真考虑其产品的EMI影响。

  由于用户无法获得驱动设备,设计者可以在低功率(≤3 W)照明领域采用基于非隔离式商业成品型(COTS)感应器的降压和降压/升压开关模式电源(SMPS)转换器。这两种电路都不需要变压器,并且具有很多其它优点。本文就将对这两种拓扑进行对比,并讨论每个拓扑的折衷。

  2个拓扑

  图1展示了1个被配置成1个基本降压转换器(1a)和1个基本降压/升压转换器的LinkSwitch-TN。LinkSwitch-TN在1张单片IC上集成了1个功率MOSFET、振荡器、简单开/关控制方案、1个高电压开关电流源、频率抖动、逐周限流和热关断电路,从而简化了转换器设计,并减少了组件数量。它是通过DRAIN管脚实现自供电的,因此不需要偏置电源及相关电路。作为一个用于在360mA范围以下代替线性和电容型非隔离式电源的低成本高效型方案,LinkSwitch-TN具有一流的线性调节和复杂调节功能,效率比无源方案要高,而功率因素则高于电容型方案。

1个被配置成1个基本降压转换器(1a)和1个基本降压/升压转换器的LinkSwitch-TN

图1:LinkSwitch-TN作为a) 1个降压转换器和 b) 1个降压/升压转换器的基本配置

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