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基于LinkSwitch-PH可控硅调光驱动器的高效LED照明设

本文先容的是一款高功率因数、可控硅调光的LED驱动器,它可以在90VAC至265VAC的输入电压范围内为LED灯串供给额定电压28V、额定电流0.5A的驱动。该LED驱动器采纳了LinkSwitch-PH系列IC中的LNK406EG器件。

LinkSwitch-PH IC可以设计出具有资源效益且元件数量极少的LED驱动器,不仅能满意功率身分折衷波限值,同时还能为终极用户带来不合凡响的应用体验。其特点包括超宽调光范围、无闪烁事情(纵然应用的是低资源的AC输入可控硅调光器)以及快速、平滑的导通。

所应用的拓扑布局是运行于继续导通模式下的隔离反激。输出电流调节完全从低级侧检测,是以无需应用次级反馈元件。在低级侧也无需检测外部电流,而是在IC内部进行,从而进一步削减了元件和损耗。内部节制器调剂MOSFET占空比以维持输入电流为正弦交流电,从而确保高功率因数和低谐波电流。

LNK406EG也可供给各类繁杂的保护功能,包括环路开环或输出短路前提下自动从新启动。输入过压可供给增强的抗输入故障和浪涌能力,输出过压在负载断开时可保护电源,正确的迟滞热关断可确保在所有前提下PCB板匀称温度都处于安然范围内。

在任何LED照明装配中,驱动器的机能直接抉择了终极客户(用户)对比明的感想熏染,包括启动光阴、调光、闪烁和驱动器之间的同等性。此设计中重点关注的是在115 VAC和230VAC前提下尽可能多地兼容各类调光器和尽可能大年夜地兼容调光范围。纵然是这样,在两种单输入电压事情范围仍可以实现设计简化,包括不必要调光的或调光器(高质量)调光范围受限的利用。

一、电路道理图

图1 电路道理图

二、电路阐发

LinkSwitch-PH是一种将节制器和725 V MOSFET集成在一路的器件,用于LED驱动器利用。LinkSwitch-PH采纳单级继续导通模式反激式拓扑布局,供给低级侧调节的恒流输出,同时使AC输入维持高功率因数。

1 、输入滤波

保险丝F1在元件发生故障时供给保护,而RV1用来对差模浪涌测试时代可能孕育发生的最大年夜电压进行箝位。RV1的额定电压为275 VAC,略高于最大年夜指定事情电压265 VAC。二极管桥堆BR1对AC线电压进行整流,电容C2为低级开关电流供给低阻抗通路(去耦)。为使功率因数维持在0.9以上,必要确保较低的电容(C1、C2和C11总和)值。EMI滤波功能由电感L1-L3、C1和有Y1安然要求的C7供给。L1和L2两真个电阻R16和R17可抑制输入电感、电容和AC输入阻抗之间在传导EMI丈量中平日呈现的共振。

2、LinkSwitch-PH低级

变压器(T1)一端连接到DC总线,另一端连接到LinkSwitch-PH的漏极引脚。在MOSFET的导通光阴内,低级绕组中的电流升高,存储的能量随后在MOSFET关断光阴内传送到输出。选择RM8磁芯,由于它在板上占用的面积很小。因为骨架达不到230 VAC事情前提下的6.2 mm的安然爬电间隔要求,是以应用飞线将次级绕组端接到PCB板中。

为使U1获得峰值输入电压信息,AC输入整流后经过D2对C3充电。然后电流颠末R2和R3,注入U1的V引脚。电阻容差将会导致不合电源之间的V引脚电流有所差异,是以选择1%偏差的电阻可以将这种变更降至最低。器件也会使用V引脚电流来设置输入过压和欠压保护阈值。欠压保护可确保不合电源在相同的输入电压下启动,过压保护可使整流后的线电压遭遇能力(在浪涌和线电压陡升时代)达到内部MOSFET的额定725 BVDSS。电阻R1为C3供给放电通路,光阴常数弘远年夜于经整流AC的放电光阴,以防止V引脚电流被线电压频率所调制。

V引脚电流和FB引脚电流在内部用来节制LED匀称输出电流。对付相位角调光利用,可在R引脚(R4)和V引脚上分手应用49.9 kΩ电阻和4 MΩ (R2+R3)电阻,使输入电压和输出电流维持线性关系,从而得到最大年夜调光范围。电阻R4还设置内部的线电压输入升高、降低和输入过压保护阈值。

在MOSFET导通时代,因为漏感的影响,二极管D3和VR1将漏极电压箝位到一个安然水平。在C2上的电压降到反向输出电压(VOR)以下时,必要应用二极管D4来防止反向电流流经U1。选择肖特基势垒二极管来削减此元件中的损耗并前进效率,也可应用超快速PN型二极管(UF54002)代替,从而低落资源。

二极管D6、C5、R7和R8构成低级偏置供电,能量来自变压器的帮助绕组。电容C4对U1的BP引脚进行局部去耦,该引脚是内部节制器的供电引脚。在启动时代,与漏极引脚相连的内部高压电流源将C4充电至约6 V。此时器件开始开关,器件的供电电流再由偏置供电颠末R5供给。二极管D5隔离BP引脚和C5,以防止启动光阴因为对C4和C5的充电而延长。建议应用外部偏置供电(经由过程D5和R5)以实现最低的器件功耗和最高的效率,只管这些元件假如必要的话可以省去。这种自供电能力可供给更好的相位角调光机能,由于在输入导通相位角很小而导致等效输入电压较低时,IC仍旧能够维持正常事情。电容C4同时用来选择输出功率模式,选择10 μF(低功率模式)可以将器件功耗减至最低,低落对散热片的要求。

3 、反馈

偏置绕组电压用来间接地反应输出电压的上下,而无需应用次级侧反馈元件。偏置绕组上的电压与输出电压成比例(由偏置绕组与次级绕组之间的匝数比抉择)的。电阻R6将偏置电压转换为电流,注入至U1的反馈(FB)引脚。U1中的内部节制电路综合FB引脚电流、V测引脚电流和漏极电流信息,在2:1的输出电压变更范围内供给恒定的输出电流,同时维持较高的输入功率因数。为限定空载时的输出电压,D7、C12、R20、VR3、C13、Q3和R19合营组成输出过压箝位电路。要是断开输出负载的连接,偏置电压将升高,直至VR3导通,这样会使Q3导通并减小流入FB引脚的电流。当该电流低于20 μ时,器件进入自动重启动模式,开关被禁止800ms,使输出电压(和偏置电压)下降。

4 、输出整流

变压器次级绕组由D8进行整流,由C8和C10进行滤波。选择肖特基势垒二极管用以前进效率,所拔取的C8和C10的总值可使LED纹波电流即是匀称值的40%。假如必要更低纹波的设计,可前进输出电容值。R15用作小的假负载,可限定空载前提下的输出电压。

5 、可控硅相位调光节制兼容性

对付用低资源的可控硅前沿相控调光器供给输出调光的要求,我们必要在设计时进行周全的权衡。

因为LED照明的功耗异常低,全部灯具所耗损的电流要小于调光器内可控硅的保持电流。这样会由于可控硅触发不同等而孕育发生某些不良环境,比如调光范围受限和/或闪烁。因为LED灯的阻抗相对较大年夜,是以在可控硅导通时,浪涌电流会对输入电容进行充电,孕育发生很严重的振荡。这同样会造成类似的不良环境,由于振荡会使可控硅电流降至零并关断。

要降服这些问题,需增添两个电路—有源衰减电路和无源泄放电路。这些电路的毛病是会增大年夜功耗,进而低落电源的效率。对付非调光利用,可以省略这些元件。

有源衰减电路由元件R9、R10、R11、R12、D1、Q1、C6、VR2、Q2以及R13合营组成。该电路可以限定可控硅导通时流入C2并对其充电的浪涌电流,实现要领是在导通前1ms内将R13串联。在大年夜约1 ms后,Q2导通并将R13短路。这样可使R13的功耗维持在低水平,在限流时可以应用更大年夜的值。电阻R9、R10、R11和C6在可控硅导通后供给1 ms延迟。晶体管Q1在可控硅不导通时对C6进行放电,VR2将Q2的栅极电压箝位在15 V,R12用于防止MOSFET发生振荡。

无源泄放电路由C11和R18构成。这样可以使输入电流始终大年夜于可控硅的保持电流,而与驱动器响应的输入电流将在每个AC半周期内增大年夜,防止每个导通角度的肇端阶段呈现可控硅的开关振荡。

这种设计可实现无闪烁调光,并对所有相位角调光器进行了测试,包括欧洲、中国和韩国临盆的调光器,同时包括了前沿和后沿类型不合调光器。

滥觞;电子工程网

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