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安森美半导体用于LED路灯的高能效驱动电源方案

2014-10-13 15:24
魏丁小陆
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  随着全球各国政府对LED照明扶持力度的加剧,LED产品价格的进一步降低,LED照明市场近几年来得到了井喷式的发展。LED路灯是其中一个重要应用,其高能效、环保、节能、便于控制等优点,已经使得其取代传统路灯的趋势越来越明显。不同于室内LED照明产品,LED路灯往往功率较大,而室外应用环境更具复杂性,如何高效可靠驱动LED路灯成为设计的要点。

  积极推动高能效创新的安森美半导体充分利用在电源领域的丰富经验,为LED路灯驱动设计提供满足各类规范要求的高能效方案,包括PFC段及主功率级的器件。

  功率因数校正(PFC)预升压转换段方案

  目前世界主要国家和机构都对LED驱动器在功率因数或总谐波失真上提出了相应的规范,比如国际电工委员会提出的IEC 61000-3-2、欧盟的EN61000-3-2、日本的JIC-C-61000-3-2、中国的GB 17625.1等标准。美国“能源之星”对功率大于5 W等级的固态照明灯具都有功率因数的要求,家用驱动器功率因数需大于0.7,商用驱动器功率因数需大于0.9,而在路灯的应用中,对功率因数的要求通常会大于0.95。

  为了满足大功率LED路灯电源设计在功率因数以及谐波含量限制方面的要求,安森美半导体提供三种工作模式的PFC方案选择:连续导电模式(CCM),如NCP1654;临界导电模式(CrM),如NCP1608;频率钳位临界导电模式(FCCrM),如NCP1605。

安森美半导体用于LED路灯的高能效驱动电源方案  

图1. 安森美半导体提供三种模式的功率因数校正(PFC)方案

  其中,NCP1654的主要特性包括:采用平均电流控制模式;快速瞬态响应;采用SO-8封装,只需极少的外部元器件;低起动电流(<75 uA);±1.5 A推拉输出电路门驱动;具备突波电流检测、过压保护、欠压保护、开环保护,以及精确的过流、过功率限制功能,为电路提供强固的保护功能。

  主功率段选型:半桥LLC提供高性价比、高能效及易处理EMI的选择

  主功率段电源设计往往有多种拓扑可以选择,常见的诸如反激、正激、有源箝位正激、半桥LLC(双电感和单电容)等。随着功率及功率密度的提升,半桥LLC拓扑为LED路灯主功率段驱动电源设计提供了高性价比、高能效、容易处理电磁干扰(EMI)的方案。相比于其他拓扑结构,LLC支持在相对较宽的输入电压和输出负载范围下工作;元器件数量有限:谐振储能元件能部分或全部集成在主变压器中;初级开关管在所有负载条件下零电压开关(ZVS);次级整流器在所有负载条件下零电流开关(ZCS);具有应用简单的同步整流功能。

 安森美半导体用于LED路灯的高能效驱动电源方案  

图2. 随着功率及功率密度的提升,半桥LLC拓扑成为LED路灯驱动理想选择

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