初級側(cè)調(diào)節(jié)提高照明效率 實(shí)現(xiàn)低成本高亮LED

為達(dá)到高亮度LED對于高可靠度、小體積、高發(fā)光效率、低耗電量及低成本的要求，業(yè)界現(xiàn)已開發(fā)出PSR控制器搭配高亮度LED驅(qū)動器方案。PSR控制器突出的恒流技術(shù)，能精確提供適當(dāng)?shù)碾妷号c電流，提高LED使用壽命，此外，透過PSR高整合度方案，也可進(jìn)一步縮小LED驅(qū)動器與PCB體積，因而開始在產(chǎn)業(yè)界嶄露鋒芒。

實(shí)現(xiàn)低功耗和高效率技術(shù)備受全球關(guān)注，由于照明應(yīng)用占了全球近20%的耗電量，所以照明技術(shù)的進(jìn)步，也會對能源狀況產(chǎn)生巨大的影響。發(fā)光二極管(LED)固態(tài)照明(SSL)是一種環(huán)保技術(shù)，具有出色的外形尺寸、使用壽命長、轉(zhuǎn)換效率高，且功耗比傳統(tǒng)的白熾燈低80%或90%。

在LED SSL中，LED驅(qū)動器扮演著重要的角色，因?yàn)橐克鼇硖峁┍３址€(wěn)定亮度所需的精確電流。不過，傳統(tǒng)的LED驅(qū)動器方案采用次級回饋電路來驅(qū)動LED的電壓和電流，但次級回饋電路卻會導(dǎo)致成本和尺寸的增加。本文將介紹一種初級側(cè)調(diào)節(jié)(PSR)專利技術(shù)，PSR控制器無需次級端回饋電路，即能夠精確調(diào)節(jié)變壓器初級側(cè)中LED驅(qū)動器的電壓和電流。它同時包含頻率抖動功能來降低電磁干擾(EMI)，以及輕載待機(jī)模式來減小待機(jī)損耗。利用該方案，PSR充電器可以實(shí)現(xiàn)比振鈴扼流圈轉(zhuǎn)換器(RCC)和傳統(tǒng)脈沖寬度調(diào)變(PWM)等傳統(tǒng)設(shè)計更小的外形尺寸、更低的待機(jī)功耗和更高的效率。

LED照明擁有諸多優(yōu)勢，但若沒有適當(dāng)?shù)碾妷汉途_的電流，這些組件的壽命不僅會縮短，其功耗和熱耗也會增加，最終對LED造成無法挽回的損害?？紤]到LED與普通二極管在物理特性方面同樣擁有斜率很大的V-I曲線，因而LED的工作電壓對工作電流相當(dāng)敏感，若變化很大，便會影響HB LED單元的壽命，因此LED的電流對照明非常重要。在這種情況下，對HB LED的壽命而言，帶有出色恒流技術(shù)的PSR就顯得既重要又有益。LED驅(qū)動器一般采用非隔離降壓轉(zhuǎn)換器或隔離反激式(Flyback)轉(zhuǎn)換器。在傳統(tǒng)的LED控制電路中，脫機(jī)恒定輸出電流LED驅(qū)動器可使用隔離反激式轉(zhuǎn)換器配合次級側(cè)電路調(diào)節(jié)輸出電流來實(shí)現(xiàn)(圖1)。在此，LED電流通過次級側(cè)的一個感應(yīng)(Sense)電阻Ro來測量，并借助光耦合器提供必須的回饋信息。光耦合器在初級側(cè)和次級側(cè)之間形成隔離，并把反饋訊號耦合到初級側(cè)的PWM控制器，為了達(dá)到更好的輸出調(diào)節(jié)，PWM控制器利用光耦合器接收次級側(cè)的反饋訊號，以決定金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體管(MOSFET)的工作周期。此方案可提供精確的電流控制，但缺點(diǎn)是組件數(shù)目較多，意味著需要更大的電路板空間、更高的成本，且可靠性也較低。同時，感應(yīng)電阻Ro還會增加功耗和降低恒流調(diào)節(jié)電源效率。近來，LED驅(qū)動器的效率和節(jié)能要求變得愈益重要，同時LED應(yīng)用也需要更小的尺寸，因此傳統(tǒng)電路不再滿足相關(guān)要求。本文將介紹一種能夠減少組件數(shù)目并提高效率的初級側(cè)控制方法。

圖1　采用傳統(tǒng)次級端調(diào)節(jié)反激式轉(zhuǎn)換器的 LED 驅(qū)動器

PSR技術(shù)是把脫機(jī)LED驅(qū)動器的成本降至最低的最佳解決方案，它毋須在次級側(cè)使用光耦合器，就能夠提供精確的電流控制。PSR的基本原理是采用一種創(chuàng)新性方法，利用參考線圈取代次級側(cè)的光耦合器來檢測輸出信息。圖2所示為一個采用初級側(cè)控制器的反激式轉(zhuǎn)換器的基本電路示意圖及其主要工作波形。

圖2　采用初級側(cè)控制器的反激式轉(zhuǎn)換器之基本電路示意圖及波形當(dāng)PSR控制器導(dǎo)通MOSFET時，變壓器電流iP將線性地從零增加到ipk，如算式(1)。在導(dǎo)通期間，能量儲存至變壓器中。當(dāng)MOSFET關(guān)斷時(toff)，儲存在變壓器中的能量會藉由輸出整流器傳送到功率轉(zhuǎn)換器的輸