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降低LED照明開關電源待機功耗方法的探討

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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劃。描繪用于照明供電的開關電源也大概具有高功率,以便適應LED燈的節(jié)能特性。除了在正常作業(yè)進程中具有高功率變換功率之外,開關電源的待機功耗也變成LED業(yè)界的遍及重視焦點。在不遠的將來,待機功耗有望調整到1W乃至300mW以下??墒牵贚ED照明運用中,專用于待機電源的輔佐功率級并不適用,首要是由于照明運用在作業(yè)時刻 不存在待機條件??墒?,為燈泡供電的開關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。這是在照明運用中關懷待機功率水平的首要緣由。

  在空的辦公樓中,待機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簡略的輔佐電路來下降待機功耗。所提議的電路能夠完成功率因數(shù)校對(PFC)級的間歇作業(yè),該PFC級是下降照明開關電源的待機功耗所必需的。為了評價所提議的電路,咱們描繪了一個額定功率為120W的兩級開關電源,在 廣泛的輸入電壓規(guī)模下能夠取得低于1W的待機功耗。

  兩級裝備

  由于額定功率的緣由和改進功率因數(shù)的需求,LED街燈的開關電源一般運用兩級裝備,它由榜首級的PFC模塊和第二級的下流DC-DC變換器構成。在100W左右的中等功率規(guī)模,臨界導通形式(CRM)是PFC級適宜的操控計劃。在這個額定功率規(guī)模中,下流DC-DC變換器一般選用準諧振反激拓撲。高度集成的FAN6300脈寬調制(PWM)操控器具有一個內(nèi)部波谷電壓檢測器,能夠確保電源體系在廣泛的線路電壓規(guī)模內(nèi)作業(yè)于準諧振狀況,并減小開關損 耗,使功率MOSFET漏極上的開關電壓最小化。為了最大極限減小待機功耗和改進輕負載功率,專有的綠色形式功用供給關斷時刻(off-time)調制,以便下降開關頻率,并履行延伸的波谷電壓開關,確保MOSFET在關斷時漏-源電壓保持在最低水平。運用這項特性,第二DC-DC級在無負載條件下進入間 歇作業(yè)形式,能夠取得十分抱負的待機功耗特性。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級開端關于消耗運用和顯現(xiàn)器運用,而在那些應 用中為PFC和DC-DC級供給電壓源的輔佐電源是別離的。在LED照明運用中,一般不選用輔佐功率級,因而,大概關斷PFC級,不然待機功耗無法低于1W.

  PFC級的間歇作業(yè)形式

  在兩級開關電源中,應關斷PFC級,以滿意待機功耗法規(guī)的需求。關斷PFC級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級將會接連作業(yè),即便在無負載條件下也會汲取能量。因而,關于帶有現(xiàn)有PFC操控 器的兩級開關電源描繪而言,關斷PFC級是僅有可行的辦法。可是,在重新啟動PFC級時會呈現(xiàn)大的沖擊電流,并致使MOSFET等功率開關上電壓或電流應 力的添加。此外,還會致使LED燈在恒流作業(yè)時刻呈現(xiàn)閃耀。業(yè)界需求找到一種新途徑來滿意待機功耗法規(guī)需求,一起防止上述疑問。處理徹底關斷PFC級帶來 的這些副作用的一個可行辦法是PFC級選用間歇作業(yè)方式。

  主張運用一種簡略的輔佐電路,將PFC的作業(yè)與準諧振反激DC-DC變換器進行同步,由于當DC-DC變換器開端間歇作業(yè)時,PFC級也能夠進入間歇作業(yè)形式。一旦第二級反激變換器完畢間歇形式作業(yè),PFC級會當即退出間歇作業(yè)形式。圖1為該輔佐電路的作業(yè)原理。PFC級的偏置電源遭到準諧振反激DC-DC變換器反應的操控。

 在無負載條件下,當反激變換器的反應電壓下降時,PFC級的電源電壓被堵截,PFC操控器中止作業(yè)。圖2顯現(xiàn)負載從滿負載到無負載,再到滿負載進程 中的作業(yè)波形。一旦第二級反激變換器進入間歇作業(yè),PFC級便進入間歇作業(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PFC級履行間歇作業(yè),能夠 消除能夠導致潛在疑問的大浪涌電流,而且大幅下降待機功耗。為了評測PFC級的間歇作業(yè),運用FAN7930臨界導通形式PFC操控器、帶間歇作業(yè)功用的 準諧振反激操控器FAN6300A以及所提議的PFC操控電路,描繪了一個用于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功耗測量值。能夠證明:在廣泛的輸入規(guī)模內(nèi),能夠使待 機功耗下降80%以上。還能夠在高線路輸入電壓下取得低于0.3W的待機功耗。


  定論

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