符合“能源之星”固態(tài)照明要求的離線高功率因數(shù)TRIAC調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)器參考設(shè)計(jì)

　　2)其它設(shè)計(jì)要求

　　確定了基本設(shè)計(jì)要求，就需要考慮與終端應(yīng)用需求有關(guān)的其它系統(tǒng)因素。例如，雖然標(biāo)準(zhǔn)中并無要求，但兼容已有線路調(diào)光方案很重要。因此，應(yīng)當(dāng)針對(duì)三端雙向可控硅開關(guān)器件(TRIAC)壁式調(diào)光器來優(yōu)化設(shè)計(jì)。TRIAC調(diào)光的挑戰(zhàn)不少，但有一項(xiàng)因素設(shè)計(jì)人員可能容易忽略，就是驅(qū)動(dòng)器應(yīng)當(dāng)能夠能在低斬波(chopped)交流輸入波形條件下啟動(dòng)及工作。而且，驅(qū)動(dòng)電源的尺寸應(yīng)當(dāng)匹配嵌燈燈具接線盒。還應(yīng)該注意一項(xiàng)人的因素要求。雖然LED實(shí)際上在瞬間之間就發(fā)光，但驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)要留出特定的啟動(dòng)時(shí)間。不管是什么LED燈具，這方面的表現(xiàn)都應(yīng)該不比CFL差，甚至應(yīng)該更好。所以，我們可以把CFL作為參照基準(zhǔn)。“能源之星”CFL燈泡要求中，額定條件下最大啟動(dòng)時(shí)間為1秒，因此，我們將就LED驅(qū)動(dòng)器在啟動(dòng)時(shí)間方面的設(shè)計(jì)目標(biāo)定在0.5秒。由于這個(gè)設(shè)計(jì)面向住宅或商業(yè)應(yīng)用，因此我們定下的規(guī)格目標(biāo)更具挑戰(zhàn)性。表2總結(jié)了本GreenPoint®參考設(shè)計(jì)關(guān)鍵的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

　　表2：關(guān)鍵設(shè)計(jì)目標(biāo)。

　　3)設(shè)計(jì)途徑：采用單段式方案提供高功率因數(shù)

　　要實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù)、電源能效目標(biāo)及緊湊的尺寸，有必要使用高功率因數(shù)的單段式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。由于功率目標(biāo)較低，傳統(tǒng)的兩段式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(PFC升壓+反激轉(zhuǎn)換)就無法滿足要求了。因此，我們使用了基于安森美半導(dǎo)體NCL30000臨界導(dǎo)電模式(CrM)反激控制器的CrM反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

　　單段式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)省下專用的PFC升壓段，幫助減少元器件數(shù)量，降低系統(tǒng)總成本。但采用單段式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，系統(tǒng)也會(huì)受到一些影響，如無初級(jí)高壓能量存儲(chǔ)，輸出電壓保持時(shí)間較短。另外，輸出紋波較高，必須采用更多的低壓輸出電容來滿足維持要求，及對(duì)動(dòng)態(tài)負(fù)載反應(yīng)較慢等。有利的是，這對(duì)眾多LED照明應(yīng)用而言不構(gòu)成問題，因?yàn)長ED照明應(yīng)用無系統(tǒng)維持時(shí)間要求，而且紋波匯入平均光輸出，人眼不會(huì)察覺。

　　設(shè)計(jì)針對(duì)高功率因數(shù)(PF>0.95)有利于輕松符合SSL燈具的商用照明要求，并使輸入電流波形看上去象是電阻型載的波形。這對(duì)兼容TRIAC調(diào)光非常重要，因?yàn)門RIAC調(diào)光器原本用于白熾燈，而白熾燈在電路中的作用就象是電阻，即充當(dāng)電阻型負(fù)載。用示波器截取的波形顯示，優(yōu)化設(shè)計(jì)的單段式CrM反激電源的基本電流波形與輸入電壓波形保持同相。

　　圖1顯示的是安森美半導(dǎo)體基于NCL30000的單段式高功率因數(shù)反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的簡化功能框圖。從圖1中可以看出，隔離反激的次級(jí)端有恒流恒壓(CCCV)控制模塊。這模塊有兩個(gè)主要功能，一是緊密穩(wěn)流350 mA的恒定電流，并為初級(jí)端提供反饋，用于調(diào)節(jié)導(dǎo)通時(shí)間，對(duì)流經(jīng)LED的恒定電流進(jìn)行穩(wěn)流;二是在發(fā)生開路事件時(shí)，進(jìn)入恒壓控制模式，在故障事件下產(chǎn)生穩(wěn)壓固定電壓。開路電壓穩(wěn)壓為UL1310 2類電源的60 Vdc最大電壓限制。此外，無意中碰到輸出短路時(shí)，還能限制功率，避免損壞LED。

　　這GreenPoint®參考設(shè)計(jì)的詳細(xì)設(shè)計(jì)過程參見安森美半導(dǎo)體另行提供的NCL3000數(shù)據(jù)表及兩篇設(shè)計(jì)筆記，參見參考資料[2]至[5]。

　　圖1：基于NCL30000的單段式CrM反激LED驅(qū)動(dòng)器GreenPoint®參考設(shè)計(jì)簡化框圖。