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LED照明應用:對比分析臨界導通模式與斷續模式PFC設計

發(fā)布時(shí)間:2015-04-16 責任編輯:echolady

【導讀】LED照明應用看似簡(jiǎn)單,但是深入了解你就會(huì )知道LED工程師必須不斷了解功率因數(PF)、總體諧波失真(THD)和效率的不斷變化的法規要求。本文主要比較LED照明應用的臨界導通模式和斷續模式PFC設計,對比分析兩者之間有什么聯(lián)系。

對比分析臨界導通模式與斷續模式PFC設計
 
如今,在額定線(xiàn)路電壓下當設計 > 5W 時(shí),監管機構針對該設計一般要求 PFC >0.9。但趨勢是,監管機構不斷將 PFC 的要求降低至越來(lái)越低的功率級。

THD 要求也正出現類(lèi)似的變動(dòng)?,F在,監管機構對于 > 25W 的應用要求 <25% THD。但我們已開(kāi)始看到,全球的機構在許多應用中將該要求降低至 < 10%。雖然目前沒(méi)有針對燈泡應用的特殊 THD 要求,但似乎很明顯,設計師期待在不久的將來(lái)會(huì )出現此類(lèi)要求??紤]到這些趨勢,如今構建 LED 照明應用的設計師需要在盡可能寬的工作電壓下實(shí)現盡可能高的 PF 和盡可能低的 THD,這點(diǎn)似乎很明顯。

在功率方面,監管機構針對 <20W 的功率級制定了一些標準。該電壓的不可調光電源需要至少達到整個(gè)額定線(xiàn)路電壓 85% 的效率。監管機構使用調相調光功能降低照明應用的該要求,因為調光電路需要以固定損耗運行的外部元件。但是,法規要求再次清楚地朝向更高的效率發(fā)展。

大多數照明應用的 AC 輸入和隔離電源設計使用反激式電路,以滿(mǎn)足 PFC 要求。該單級反激式 PFC 解決方案通常包含采用恒定導通時(shí)間、可變關(guān)斷時(shí)間運行的臨界導通模式(CrCM) 控制 IC。本方法在輸出處提供卓越的恒流或恒壓調節。但其最初用于促進(jìn) PFC 應用,而非單級反激式應用。通過(guò)針對負載控制修改電路和加入快速啟動(dòng)電路,設計師可實(shí)現合格的效率及合理的 PF 和 THD。但 CrCM 方法具有一些固有特性,會(huì )對其在這些應用中的表現有最佳性能的限制。此外,CrCM 架構增加若干影響可靠性和成本的附加元件。

另一個(gè)流行的選擇是斷續模式 (DCM) PFC 方法。在此拓撲中,電源針對任何給定的線(xiàn)路負載配置以恒定導通時(shí)間和固定的頻率運行。通過(guò)這樣做,可消除 CrCM 方法中出現的某些限制因素,讓設計師實(shí)現更高的 PF 和更低的 THD。

最近,Fairchild 進(jìn)行了兩個(gè)評測板評估,使用 CrCM 和 DCM PFC 架構構建了兩個(gè)可比的 50W LED 照明解決方案。兩個(gè)解決方案均效果良好,每個(gè)都提供獨特的優(yōu)勢。但 CrCM 方法提供的 PF、THD 和效率性能勉強達到 C 類(lèi)照明應用的現行要求。相反,基于 Fairchild 的新型 FL7733A 單級初級端調節 LED 驅動(dòng)器的 DCM 板以顯著(zhù)簡(jiǎn)化的設計大大優(yōu)于所有三類(lèi)中的第一個(gè)設計??紤]到法規要求的趨勢,DCM PFC 方法對在未來(lái)應用中尋求更多性能余量的 LED 照明設計師可能更適用。

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