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降低LED照明開關(guān)電源待機(jī)功耗方法的探討

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   介紹

 與一般光源比較,LED燈具有功率高、環(huán)保和運(yùn)用壽命長的特性,因而它們正在變成下降室內(nèi)和外部照明能耗的主選處理計(jì)劃。描繪用于照明供電的開關(guān)電源也大概具有高功率,以便適應(yīng)LED燈的節(jié)能特性。除了在正常作業(yè)進(jìn)程中具有高功率變換功率之外,開關(guān)電源的待機(jī)功耗也變成LED業(yè)界的遍及重視焦點(diǎn)。在不遠(yuǎn)的將來,待機(jī)功耗有望調(diào)整到1W乃至300mW以下??墒?,在LED照明運(yùn)用中,專用于待機(jī)電源的輔佐功率級(jí)并不適用,首要是由于照明運(yùn)用在作業(yè)時(shí)刻 不存在待機(jī)條件??墒?,為燈泡供電的開關(guān)電源即便在沒有燈或許燈已損壞的條件下依然與電網(wǎng)銜接并汲取能量。這是在照明運(yùn)用中關(guān)懷待機(jī)功率水平的首要緣由。

  在空的辦公樓中,待機(jī)功耗特性不良的照明體系是不環(huán)保的,這篇文章討論怎么引進(jìn)簡略的輔佐電路來下降待機(jī)功耗。所提議的電路能夠完成功率因數(shù)校對(duì)(PFC)級(jí)的間歇作業(yè),該P(yáng)FC級(jí)是下降照明開關(guān)電源的待機(jī)功耗所必需的。為了評(píng)價(jià)所提議的電路,咱們描繪了一個(gè)額定功率為120W的兩級(jí)開關(guān)電源,在 廣泛的輸入電壓規(guī)模下能夠取得低于1W的待機(jī)功耗。

  兩級(jí)裝備

  由于額定功率的緣由和改進(jìn)功率因數(shù)的需求,LED街燈的開關(guān)電源一般運(yùn)用兩級(jí)裝備,它由榜首級(jí)的PFC模塊和第二級(jí)的下流DC-DC變換器構(gòu)成。在100W左右的中等功率規(guī)模,臨界導(dǎo)通形式(CRM)是PFC級(jí)適宜的操控計(jì)劃。在這個(gè)額定功率規(guī)模中,下流DC-DC變換器一般選用準(zhǔn)諧振反激拓?fù)?。高度集成的FAN6300脈寬調(diào)制(PWM)操控器具有一個(gè)內(nèi)部波谷電壓檢測(cè)器,能夠確保電源體系在廣泛的線路電壓規(guī)模內(nèi)作業(yè)于準(zhǔn)諧振狀況,并減小開關(guān)損 耗,使功率MOSFET漏極上的開關(guān)電壓最小化。為了最大極限減小待機(jī)功耗和改進(jìn)輕負(fù)載功率,專有的綠色形式功用供給關(guān)斷時(shí)刻(off-time)調(diào)制,以便下降開關(guān)頻率,并履行延伸的波谷電壓開關(guān),確保MOSFET在關(guān)斷時(shí)漏-源電壓保持在最低水平。運(yùn)用這項(xiàng)特性,第二DC-DC級(jí)在無負(fù)載條件下進(jìn)入間 歇作業(yè)形式,能夠取得十分抱負(fù)的待機(jī)功耗特性。大多數(shù)現(xiàn)有的PFC操控器并無間歇作業(yè)功用,首要是由于PFC級(jí)開端關(guān)于消耗運(yùn)用和顯現(xiàn)器運(yùn)用,而在那些應(yīng) 用中為PFC和DC-DC級(jí)供給電壓源的輔佐電源是別離的。在LED照明運(yùn)用中,一般不選用輔佐功率級(jí),因而,大概關(guān)斷PFC級(jí),不然待機(jī)功耗無法低于1W.

  PFC級(jí)的間歇作業(yè)形式

  在兩級(jí)開關(guān)電源中,應(yīng)關(guān)斷PFC級(jí),以滿意待機(jī)功耗法規(guī)的需求。關(guān)斷PFC級(jí)的首要緣由是大多數(shù)PFC操控器沒有間歇作業(yè)(Burst- operation)特性。若是PFC操控器不支持間歇作業(yè)形式,PFC級(jí)將會(huì)接連作業(yè),即便在無負(fù)載條件下也會(huì)汲取能量。因而,關(guān)于帶有現(xiàn)有PFC操控 器的兩級(jí)開關(guān)電源描繪而言,關(guān)斷PFC級(jí)是僅有可行的辦法??墒?,在重新啟動(dòng)PFC級(jí)時(shí)會(huì)呈現(xiàn)大的沖擊電流,并致使MOSFET等功率開關(guān)上電壓或電流應(yīng) 力的添加。此外,還會(huì)致使LED燈在恒流作業(yè)時(shí)刻呈現(xiàn)閃耀。業(yè)界需求找到一種新途徑來滿意待機(jī)功耗法規(guī)需求,一起防止上述疑問。處理徹底關(guān)斷PFC級(jí)帶來 的這些副作用的一個(gè)可行辦法是PFC級(jí)選用間歇作業(yè)方式。

  主張運(yùn)用一種簡略的輔佐電路,將PFC的作業(yè)與準(zhǔn)諧振反激DC-DC變換器進(jìn)行同步,由于當(dāng)DC-DC變換器開端間歇作業(yè)時(shí),PFC級(jí)也能夠進(jìn)入間歇作業(yè)形式。一旦第二級(jí)反激變換器完畢間歇形式作業(yè),PFC級(jí)會(huì)當(dāng)即退出間歇作業(yè)形式。圖1為該輔佐電路的作業(yè)原理。PFC級(jí)的偏置電源遭到準(zhǔn)諧振反激DC-DC變換器反應(yīng)的操控。

 在無負(fù)載條件下,當(dāng)反激變換器的反應(yīng)電壓下降時(shí),PFC級(jí)的電源電壓被堵截,PFC操控器中止作業(yè)。圖2顯現(xiàn)負(fù)載從滿負(fù)載到無負(fù)載,再到滿負(fù)載進(jìn)程 中的作業(yè)波形。一旦第二級(jí)反激變換器進(jìn)入間歇作業(yè),PFC級(jí)便進(jìn)入間歇作業(yè)形式,并與反激變換器同步中止間歇作業(yè)形式。經(jīng)過對(duì)PFC級(jí)履行間歇作業(yè),能夠 消除能夠?qū)е聺撛谝蓡柕拇罄擞侩娏?,而且大幅下降待機(jī)功耗。為了評(píng)測(cè)PFC級(jí)的間歇作業(yè),運(yùn)用FAN7930臨界導(dǎo)通形式PFC操控器、帶間歇作業(yè)功用的 準(zhǔn)諧振反激操控器FAN6300A以及所提議的PFC操控電路,描繪了一個(gè)用于LED街燈的的120W(48V/2.5A) LEB-016演示線路板。如圖2所示,主張的電路作業(yè)超卓。表1所示為在各種輸入線路電壓下的待機(jī)功耗測(cè)量值。能夠證明:在廣泛的輸入規(guī)模內(nèi),能夠使待 機(jī)功耗下降80%以上。還能夠在高線路輸入電壓下取得低于0.3W的待機(jī)功耗。


  定論

  這是一種簡略但十分有用的改進(jìn)照明開關(guān)電源待機(jī)功耗的辦法。這個(gè)主張的電路能夠使PFC級(jí)與第二級(jí)DC-DC變換器同步進(jìn)行間歇作業(yè)。這種辦法消除了與封閉和重啟PFC級(jí)關(guān)聯(lián)的涌入電流疑問。主張的電路能夠有用下降待機(jī)功耗。經(jīng)過評(píng)測(cè)線路板驗(yàn)證,在較寬的輸入電壓規(guī)模內(nèi),能夠使待機(jī)功耗小于1W.所提議的辦法關(guān)于一般沒有待機(jī)功率調(diào)理模塊的照明運(yùn)用具有很大的吸引力
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