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数字控制技术为何在LED调光中更占优势?

2017-10-22 02:50
来源: LED网

泄放电路让电流流动

一个常见的解决方案是添加泄放电路,在较低的调光级别保持三端双向可控硅开关中有足够的电流。这可能是使用电阻的无源电路,或使用功率晶体管的动式泄流,用于不需要时阻止分泄电阻器中的电流。

使用被动泄放器有两个缺点。由于电流连续通过电阻,因此通过使用LED技术获得的效率优势会大打折扣。更重要的是散热对灯的工作寿命的影响。热管理对于LED灯来说至关重要。LED发射器本身能够在高温下工作25,000到50,000小时。但是,相关组件,比如大容量电解电容器,对工作温度更敏感。工作温度每升高10°C,电解电容器的使用寿命将降低50%,这会显著降低LED灯的使用寿命。为了达到可接受的使用寿命,制造商可能需要采取措施来保护易受攻击的部件,例如通过应用灌封,这会提高最终产品的成本。

数字控制的优点

一个更令人满意的方法是将泄放电流再循环,而不是以热量的形式消散能量。这在模拟域中不容易实现。但是,数字技术可以实现复杂的动态控制方案,可以更智能地使用所需的能量,以保持传统调光器能正常工作。

除了与常规三端双向可控硅调光器一起使用用于消除闪烁或突然中断之外,合适的LED驱动器电路还必须能控制交流循环浪涌电流,以避免瞬间过载,将电网周期和内部磁性部件之间相互作用引起的可听见的噪声最小化,以及满足功率因数和电噪声(EMI)的监管标准。它们还必须兼容最广泛的调光器类型。

图3显示了使用Dialog Semiconductor iW3688控制器、用于非隔离LED驱动器电路的一个代表性的应用电路。该器件具有数字岩心,能与各种三端双向可控硅调光器兼容,是一种低成本解决方案。

图3. 使用iW3688控制器的整流器、电流控制和LED驱动电路。

如图所示,该电路仅使用一个外部的MOSFET。这是可能的,因为驱动器IC使用相同的开关来保持三端双向可控硅开关电路工作正常并且为控制电路本身提供电力。该设计不需要主磁芯上的次级绕组。这种方法使设计人员可以为非隔离应用使用低成本、现成的电感器,或者如果应用需要隔离,则使用标准的反激变压器。这样的架构有助于减少元件数量、节省能源,并最大限度地减少散热,从而简化热管理。

驱动器操作

IC数字电路监控相关电压和电流,并让控制器动态调制主功率MOSFET,以实现所需的调光级别,即使LED负载的需求非常低,也可以让三端双向可控硅开关开着。用于保持三端双向可控硅开关运作的额外电流会在内部使用,而不是转换为热量。

IC还集成了智能功能,能够根据调光器的特性进行动态阻抗调节。该设计可让设备与几乎任何标准的三端双向可控硅调光器一起使用,将LED亮度降至最大值的1%。与早期驱动器电路相比,低调光级别能让人感受到更强的调光水平。

当不施加调光时,将电流传递给LED负载的主电源转换器以准谐振模式工作,以提供高功率效率和低EMI。功率因数也被优化,以提高效率,并最大限度地减少交流线路上的电流谐波失真,并满足世界各地的法规要求。

节能照明的终端用户期望从现有的照明技术无缝过渡到LED。这需要更换灯泡能满足当前的行业标准,并且与现有的基于triac的调光器无差错操作,达到低调光范围,符合最小闪烁的相关法规。同时,新技术必须以非常有竞争力的价格提供,同时最大限度地提高能源效率和可靠性。与传统的模拟电路和电阻分压器相比,数字驱动器控制技术提供了一种更好的解决方案,使制造商能够满足消费者的高期望。

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