自L(fǎng)ED光源進(jìn)入通用照明領(lǐng)域，逐漸取代傳統光源，日益占據照明的核心領(lǐng)域。其除了耗能少、無(wú)污染、不含汞、壽命長(cháng)等優(yōu)點(diǎn)外，可控性強是別于傳統光源的鮮明特點(diǎn)。隨著(zhù)LED照明技術(shù)的應用成熟，可進(jìn)行調光調色的特性使燈具不再只是照明的工具而已，它更能因應需求營(yíng)造不同的燈光效果。此外，它與物聯(lián)網(wǎng)、智能控制領(lǐng)域高度的契合性在照明技術(shù)成熟的當前得以充分表現，也讓智慧照明藍海市場(chǎng)變?yōu)楝F實(shí)。

 

隨著(zhù)LED照明應用廣泛，所以為了有健康舒適的照明環(huán)境，法規對LED燈具性能要求也越來(lái)越嚴格；在LED燈具初級階段，為了滿(mǎn)足PF與THD，考慮成本，室內照明大部分架構采用單級PFC，所以工頻紋波很大，采用手機拍攝有明顯看到水紋波，而此頻閃對人體產(chǎn)生的影響也逐步引起的重視。為了滿(mǎn)足無(wú)頻閃要求，最初都是輸出通過(guò)加去頻閃電路，但此電路弊端就是損耗效率，輸出電流越大，損耗越大，導致應用上的限制；另外若采用PFC+反激兩級式電路，可以滿(mǎn)足高PF與低紋波，但成本高；相對前面兩種架構，PSR CV+DC-DC這種架構應用而生，在既可以滿(mǎn)足高PF與低紋波情況下，成本上也介于二者之間，而隨著(zhù)智能照明的興起，此設計優(yōu)勢更加明顯，主要原因是待機時(shí)調光模塊供電及同時(shí)可支持多路DC-DC輸出（如圖一）。

近期歐盟也因應智能調光的廣泛也發(fā)布了新版諧波電流發(fā)射標準EN IEC 61000-3-2:2019,歐洲電工標準化委員會(huì )（CENCLEC）網(wǎng)站最新信息，該版本最快將于2022年3月1日替代目前使用的版本IEC 61000-3-2:2014。其主要是照明設備要求有較大的差異，此標準適用于連接到公用電力系統的每相額定輸入電流不大于16A的設備，與舊版標準相比，標準中主要變化如下：

1. 更新額定功率≤25W的照明設備的諧波電流發(fā)射限值，以考慮新型照明設備

2. 增加5W分界線(xiàn)，照明設備小于5W無(wú)諧波電流發(fā)射限值

 

近年來(lái)隨著(zhù)智能照明系統興起，光源可以進(jìn)行調光調色，從而新標準規定了5W≤P≤25W照明設備需要增加諧波電流測試，涵括產(chǎn)品類(lèi)別非常廣泛，包括櫥柜燈，球泡燈，調光型小夜燈等小功率的LED燈具。

 

通嘉PSR CV方案-LD7841

 

通嘉開(kāi)發(fā)了新一代高功率因數原邊反饋恒壓方案LD7841,它采用變化導通時(shí)間及限頻操作模式，使系統輕易達到相關(guān)要求；輸出電壓采用原邊回授并做膝點(diǎn)取樣，讓輸出電壓更加精準；為了全電壓范圍開(kāi)機時(shí)間小于0.5秒要求, 內置高壓?jiǎn)?dòng)及采用軟啟動(dòng)邏輯，使輸出電壓開(kāi)機期間無(wú)過(guò)沖現象；新型THD補償機制及導通時(shí)間監控，使系統能維持高功因（PF>0.9）及低電流諧波（THD<20%）并維持待機時(shí)功耗小于0.5W等電氣要求；另外, LD7841具有完善的保護功能，包括BNI/BNO, VCC OVP, FB OVP, OLP, OSCP, SDSP..等，典型應用如下：

 

圖二 典型應用

 

 

LD7841 恒壓軟啟動(dòng)工作邏輯

 

CH1:VVCC,CH2:VCOMP,CH4:VOUTPUT

 

圖三 VREF啟動(dòng)時(shí)序

 

當VCC > UVLO_ON時(shí)，IC確定IC內部各個(gè)邏輯正常后，COMP pin電壓迅速爬升至VCMP_OPEN=4.7V，Ton開(kāi)最大打出能量，讓輸出電壓迅速建立，此時(shí)內部VREF基準電壓限制為3.2V，當VFB檢測電壓為3.2V時(shí)，COMP pin電壓迅速下拉，回授開(kāi)始建立，震蕩時(shí)間在190mS以?xún)?，VREF基準電壓從3.2V慢慢上升到3.5V，時(shí)間持續300mS,回授逐漸穩定，從而實(shí)現VREF基準軟啟動(dòng)，讓輸出電壓無(wú)過(guò)沖現象。

 

LD7841 QR,QR-DCM,DCM混模工作模式

 

（a）       

（b）

（c） 

    

（d）

圖四 工作模式

 

1. TFL=1/FSW_LIMIT,TO1=~5uS. And TO2=~(TFL+125uS)。

2. 通過(guò)檢測FB pin不同上升VFBR電壓，IC可以工作QR或者DCM；如果QRD信號觸發(fā)在TO1時(shí)間后但TO2時(shí)間前，IC直接在第一個(gè)谷底導通，如圖四（a）所示。

3. 如果QRD信號觸發(fā)在TFL結束前，此時(shí)QRD觸發(fā)IC不會(huì )打開(kāi)MOS，等到TFL結束QRD信號再次觸發(fā)，MOS會(huì )在TO1時(shí)間內諧振谷底導通，如圖四（b）所示。

4. 如果QRD信號在TFL結束前都沒(méi)有觸發(fā)，等TO1時(shí)間結束后MOS直接導通，如圖四（c）所示。

5. LD7841在一個(gè)半波內可能會(huì )工作在QR，QR-DCM，DCM三種模式，通過(guò)混模及限頻方式可以改善重輕載效率，如圖四（d）所示。

 

LD7841功能及應用說(shuō)明

FB (Pin1)功能: 輸出電壓偵測、QR切換偵測、最大導通時(shí)間設定、過(guò)電壓/欠電壓保護，附加IC腳斷路及開(kāi)路保護

 

1. 輸出電壓偵測

 

圖五 FB電壓偵測

 

當二次側電流剛好泄放到零時(shí)，一次側諧振開(kāi)始，通嘉通過(guò)引入膝點(diǎn)偵測技術(shù)，FB取樣轉折點(diǎn)波形電壓并保持到下一個(gè)開(kāi)關(guān)波形，這樣可以消除變壓器電流對二次側整流管VF受順向電流大小而影響，計算公式如下：
 

 

2. QR切換偵測

 

圖六 ZVS偵測

 

VFB檢測到輔助繞組電壓，當電壓下降低于VQRD時(shí)，變壓器電流降到零，QRD信號觸發(fā)，驅動(dòng)會(huì )打開(kāi)MOS。

 

3. 最大導通時(shí)間設定

 

圖七 Ton MAX設定

 

當VCC ≧ UVLO_ON及BNI已經(jīng)觸發(fā)時(shí)，LD7841內部吐出恒流源并延時(shí)一個(gè)時(shí)間檢測通過(guò)RFB_T產(chǎn)生的電壓來(lái)設定最大導通時(shí)間，設定參考表一：

 

表一 最大Ton時(shí)間設定

 

LD7841操作時(shí)會(huì )通過(guò)偵測HV Pin改變最大導通時(shí)間值進(jìn)而補償COMP pin 位準，補償電壓范圍在100VDC-420VDC，計算公式：

 

 

4. 過(guò)電壓保護

 

CH1:VVCC, CH2:VCOMP, CH3:VFB, CH4:VGATE

 

 

圖八 FB OVP保護，OVP限值通過(guò)Rcs設定

 

在正常工作時(shí)如果RFB_UP電阻短路或者RFB_DOWN電阻開(kāi)路，一旦VFB電壓高于VFB_OVP_0（典型值4.0V）或者VFB_OVP_1（典型值4.2V），并連續檢測到4個(gè)周期，LD7841會(huì )觸發(fā)過(guò)電壓保護并立即關(guān)斷驅動(dòng)至IC重新啟動(dòng)1次后再觸發(fā)保護，直到故障解除。

欠電壓保護

 

 

 

 

 

 

 

結論

本文主要講解了通嘉新一代原邊反饋恒壓方案LD7841，它采用SOP-8封裝，擁有快速啟動(dòng)、高效率、高PF、低THD等優(yōu)點(diǎn)；采用膝點(diǎn)偵測技術(shù)讓輸出電壓更加準確，而IC本身?yè)碛泻芏嗟谋Ｗo功能，能夠讓系統在異常發(fā)生時(shí)及時(shí)提供保護。透過(guò)以上的介紹，讓電源設計者對LD7841使用時(shí)更加熟悉跟了解，如有更進(jìn)一步的需求及想法，歡迎跟通嘉科技聯(lián)絡(luò )。

（來(lái)源：END,作者：通嘉FAE–郭龍劍）