高功率LED照明驅(qū)動應(yīng)用的新方法

　　讓輸出保持在這些電平以下，增加了其本身的靈活性，從而使各種燈具可以滿足許多其他照明應(yīng)用的要求^[8]。電源仍然要求安全許可，正如本文中討論的所有離線解決方案一樣，但是燈具卻不需要。

　　另外，從散熱管理的角度來看，這種隔離設(shè)計則更加理想，因為沒有了對LED接近性或接觸金屬附件的諸多限制。另一個顯著的特點是，它不要求輸出端反饋。這就去除了光電或其他安全規(guī)定的隔離反饋器件。最后，我們來看這種二次側(cè)的簡易性。它只有很少的無源組件，并且沒有偏置電源、有源組件或任何種類的控件^[9]。

　　談及運行，SIMPLE驅(qū)動器擁有優(yōu)于1%的極好的串電流匹配。它具有可獲得高效率的諧振運行，并且隨著串數(shù)量的增加其性價比也會更高。

　　設(shè)計考慮因素

　　PFC電路的輸出為反向降壓電路的輸入。反向降壓經(jīng)過配置，產(chǎn)生一個恒定電流輸出。這種電流下，系統(tǒng)閉環(huán)位于附近。它產(chǎn)生的電流輸出向下游供給DC/DC變壓器電路，而該電路由一個半橋接控制器、兩個MOSFET、電容C1和 電容C2以及一些變壓器組成。之后，該電流經(jīng)過半橋接MOSFET開關(guān)，到達串聯(lián)變壓器的一次側(cè)。電容C1和C2服務(wù)于許多功能。它們可用于為半橋接建立一個分壓器，同時它們還是諧振電路的組成組件，也是DC阻斷電容，這有助于防止變壓器飽和^[10]。

　　諧振運行允許MOSFET開關(guān)以零電壓開關(guān)(ZVS)進行開關(guān)運行。這就降低了開關(guān)損耗，并強制輸出二極管至零電流開關(guān)(ZCS)，從而有助于效率最大化^[11]。

　　現(xiàn)已轉(zhuǎn)換為AC電流的DC電流通過所有串聯(lián)變壓器的一次側(cè)前后諧振?？纱?lián)放置的變壓器一次側(cè)數(shù)目十分靈活，因為可以選擇繞組比來支持許多變壓器或LED串。計算匝數(shù)比需要考慮的是串數(shù)，這是由于其規(guī)定了變壓器的數(shù)目以及每個串的正向電壓。

　　要獲得功率轉(zhuǎn)換的最高可達效率，目標就是盡可能地處理最少的功率。要達到這個目的，我們需要盡可能地接近輸入電壓來工作。由于大多數(shù)高功率照明應(yīng)用都支持有源PFC的使用^[12]，為了簡單起見，我們將只把它看作是功能模塊，并給其輸出分配一些典型值。

　　由于大多數(shù)有源PFC電路都起到一個升壓轉(zhuǎn)換器的作用，因此PFC輸出電壓的設(shè)定必須要高于最高AC線壓的峰值。85–265VAC一般輸入范圍時，其為大約375V。增加一些動態(tài)范圍上限，以獲得裕度和容差，這時400V便為一個典型的設(shè)定值。要確保下游降壓擁有PFC輸出變化的較多動態(tài)范圍上限，就需要增加稍多的裕度，以適應(yīng)約40V的紋波^[13]。這就使我們的反向降壓最小輸入運行點為大約 360V。

　　為保證降壓輸出具有一定的順從電壓，以讓其能夠正常地工作，這就需要也給它一定的動態(tài)范圍上限，并將其輸出范圍限定在280V。

　　既然我們都了解我們的各個邊界，那么就讓我們來看看如何通過降壓和變壓器匝比來計算恒定電流值的一個設(shè)計實例。

　　在本例中，我們使用了兩個變壓器來驅(qū)動四個 LED串，其電流為1A。每個串都擁有十只高功率 LED。假設(shè)：LED正向電壓Vf=3.5V，且一個串電壓=35V。

　　由于我們將DC降壓的輸出工作點設(shè)定在 280V，因此它現(xiàn)在作為DC/DC變壓器電路的輸入。這就意味著，施加于串聯(lián)一次側(cè)的電壓將為電容分壓器(由C1和C2組成)電壓的1/2，從而在串聯(lián)一次側(cè)布局上獲得140V的電壓。

　　現(xiàn)在，匝數(shù)比的計算就變得十分容易了，如式1所示：

　　每個變壓器的一次側(cè)電壓(VP)=橋接電壓/變壓器數(shù)=140V/2=70V

(1)

　　其中：

　　N_P=一次側(cè)匝數(shù)

　　N_S=二次側(cè)匝數(shù)

　　V_S=二次側(cè)或LED串電壓

　　V_P=每個一次繞組兩端的電壓

　　要計算反向降壓的電流輸出設(shè)定值，其中每個變壓器驅(qū)動兩個LED串，首先必須認識到交替半周期中每個變壓器中只有一個串在導電。這就是說，在睡眠期間維持LED導電而必須向?qū)щ姶峁┑碾娏鞅仨毷荓ED電流的兩倍。理想LED電流為1A的這種情況下，每半個周期向LED和濾波器電容提供的電流為2A。

　　要計算降壓穩(wěn)壓器，設(shè)定電流值(ISet)如式(2 )所示：

　　結(jié)論

　　如上所述，采用串聯(lián)輸入多并聯(lián)的驅(qū)動方式使得變壓器參數(shù)的確定化繁為簡，同時這種驅(qū)動方式能夠滿足許多不同照明應(yīng)用的需求。如果SIMPLE驅(qū)動是眾多LED照明應(yīng)用模塊方法的一部分，那么就需要考慮上游功率級，例如：半橋中的功率處理組件、反向降壓和PFC等，因為必須調(diào)整它們的大小來應(yīng)對能滿足驅(qū)動器的最高功率級。

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