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【秘籍】开关电源电路开发设计大全

2014-09-23 15:06
来源: 与非网

  秘笈七 高效驱动LED离线式照明

  用切实可行的螺纹旋入式LED来替代白炽灯泡可能还需要数年的时间, 而在建筑照明中LED的使用正在不断增长, 其具有更高的可靠性和节能潜力。 同大多数电子产品一样, 其需要一款电源来将输入功率转换为LED可用的形式。 在路灯应用中, 一种可行的配置是创建300V/0.35安培负载的80个串联的LED。在选择电源拓扑结构时,需要制定隔离和功率因数校正 (PFC) 相关要求。隔离需要大量的安全权衡研究, 其中包括提供电击保护需求和复杂化电源设计之间的对比权衡。在这种应用中,LED上存在高压, 一般认为隔离是非必需的, 而PFC才是必需的, 因为在欧洲25瓦以上的照明均要求具有PFC功能,而这款产品正是针对欧洲市场推出的。

  就这种应用而言,有三种可选电源拓扑:降压拓扑、转移模式反向拓扑和转移模式 (TM) 单端初级电感转换器 (SEPIC) 拓扑。当LED电压大约为80伏特时,降压拓扑可以非常有效地被用于满足谐波电流要求。在这种情况下,更高的负载电压将无法再继续使用降压拓扑。那么,此时较为折中的方法就是使用反向拓扑和SEPIC拓扑。SEPIC 具有的优点是,其可钳制功率半导体器件的开关波形,允许使用较低的电压,从而使器件更为高效。在该应用中,可以获得大约2%的效率提高。另外,SEPIC中的振铃更少,从而使EMI滤波更容易。图7.1 显示了这种电源的原理图。

【秘籍】开关电源电路开发设计大全  图7.1 转移模式SEPIC发挥了简单LED驱动器的作用

  该电路使用了一个升压TM PFC控制器来控制输入电流波形。该电路以离线为 C6充电作为开始。 一旦开始工作, 控制器的电源就由一个SEPIC电感上的辅助绕组来提供。一个相对较大的输出电容将LED纹波电流限定在DC电流的20%。补充说明一下,TM SEPIC中的AC 电通量和电流非常高, 需要漆包绞线和低损耗内层芯板来降低电感损耗。

  图7.2和图7.3显示了与图7.1中原理图相匹配的原型电路的实验结果。 与欧洲线路范围相比, 其效率非常之高, 最高可达92%。 这一高效率是通过限制功率器件上的振铃实现的。 另外, 正如我们从电流波形中看到的一样, 在96%效率以上时功率因数非常好。有趣的是,该波形并非纯粹的正弦曲线,而是在上升沿和下降沿呈现出一些斜度,这是电路没有测量输入电流而只对开关电流进行测量的缘故。但是,该波形还是足以通过欧洲谐波电流要求的。

【秘籍】开关电源电路开发设计大全 

 图7.2 TM SEPIC具有良好的效率和高PFC效率

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  图7.3 线路电流轻松地通过 EN61000-3-2 Class C标准

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