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分享用于LED照明应用的初级侧调节反激技术

2011-12-01 14:47
论恒
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        本文描述了针对LED照明的高功率因数反激式转换器,可实现所有这些特性并且能够使用基于可控硅(TRIAC)的标准调光器来进行调光。

        I. 反激基础

         对于最高约100W的隔离电源,反激式拓扑已被广为接受,因为它相对简单,构成元件少,具有成本效益优势且性能合理。借助飞兆半导体应用手册AN-4137,其基本工作原理简单并易于解释。当MOSFET Q1导通时,变压器T1初级端中的电流线性斜升,建立了一个储存能量的磁场,变压器绕组的极性点显示极性满足条件以致次级端整流器DRect在此期间关断。一旦MOSFET断开,根据楞次定律(Lenz's law),跨越变压器的所有电压的极性反转。DRect现在开始导通且储存在T1中的能量传送到电容器CFilt中。PWM控制器的占空比(Duty cycle)和变压器圈比一起决定输出电压,其在隔离反馈网络的帮助下是稳定的。因为初级和次级之间的不完全耦合,即漏电感的存在,网络DCL、CCL 和RCL钳位电压突升。这对于减少Q1的电压应力是重要的,但同时也是功率损耗的一个来源,因为RCL中的能量被消耗了。

图1. 基于反激式工作的SMPS简化原理图

          通常情况下,开关电源能够以两种不同的模式工作:不连续导通模式(discontinuous conduction mode ,DCM),MOSFET仅在二极管DRec中的电流下降到零后导通;以及连续导通模式(continuous conduction mode,CCM),其在仍有电流流过DRect时导通。有时会提到第三种模式:转换或临界导通模式(boundary conduction mode ,BCM),在二极管电流为零后,MOSFET总是立即导通。顾名思义,此模式介于DCM 和CCM模式之间。

         II. 准谐振工作

         反激式转换器到目前为止就是一个所谓的硬开关转换器。其意思是在漏电流较高时MOSFET断开,在漏电压较高其接通。因为在每个开关周期里,下降/上升电流和上升/下降电压交迭,它们的结果是不可忽略的,每次转换有相当大的称作开关损耗的功率损耗。在一个DCM反激中,在MOSFET导通时无电流流过,但MOSFET的固有电容CDS必须放电,并且储存在此电容中的能量必须消耗。如果还记得,储存的能量为0.5xCDSxVDS2,很显然,以尽可能低的VDS 接通MOSFET是有利的。

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