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两种实现高效调光的方案

调光系统

    到目前为止,切相调光系统的应用相当广泛,很显然,能够有效调光的led灯将具有极大的优势。由于市场上还有许多基于三端双向可控硅开关的低成本调光器,因此保证led驱动器与所有类别相兼容是不现实的,特别是许多调光器仅采用基本设计,性能十分有限。

    在如办公室照明、公共建筑和街区照明等离线应用中,越来越多的应用中采用led照明,并且在未来几年里仍将保持这一趋势。在这些应用中,大功率led会取代线性或大功率CFL荧光灯、HID灯以及白炽灯。这些应用需要一个led驱动器,其典型功率范围为25W至150W。在许多情况中,led负载都由一个的高亮度白光led阵列组成,通常采用多种形式的芯片封装。用于驱动这些负载的DC电流通常至少为1安培。实际也有AC电流驱动的led系统,但是一般认为DC系统可以为led提供更理想的驱动条件。
    在led照明设备中需要进行电流隔离,以防止在可以接触到的地方发生触电危险,这种危险在大多数情况下都可能发生,除非采用一个绝缘的机械系统。这是由于与日光灯照明设备等不需要通过绝缘来实现安全性的产品不同,led芯片需要与金属散热器连接。为了实现良好的热传导性,需要在led芯片和散热器之间形成热障,这样就无需通过添加绝缘材料来满足绝缘要求。因此,在led驱动器内部形成绝缘就是最佳选择,同时也说明了电源转换器拓朴技术是可行的。
能够在很宽的范围上保持高效率,而不是使效率在一个特定线负载点上达到峰值,但在不同的条件下却又大幅下降。同时,它也更易于降低150Hz下的纹波输出,多级系统使其自身能够更加高效的采用不同的调光方式。
    前端部分包括一个升压转换器,配置采用一个功率因数校正做预调节,在输出端提供一个高压DC总线,在电压或负载的各种变化范围上,将其稳定到一个固定的电压。由于稳压控制回路响应很慢,使得AC线频率的许多周期都会受到负载变化的影响,它只吸收了一个基本的正弦线输入电流。这个电路典型一般工作在临界导通模式,否则就被认为是转换模式。在这种模式中,PWM关断周期和由此形成的开关频率是可变的,所以,当存储在升压电感器中的所有能量传输到输出端时,新的开关周期才开始。这种共振工作模式被广泛应用,而且由于它的开关损耗最小,从而实现了高效率。在指定的功率范围内使用这种设计是最佳方式。
    中间级将高压DC总线电压(典型值在475V左右)转换成为适用于驱动led负载的低压输出。基于安全方面的考虑,led负载通常采用低压驱动,因此驱动电路通常最小值为1安培。通过这种方式,变压器初级可以看到一个正负电压振幅相等的方波。二次绕阻将采用中心抽头,这样两个二极管整流器即可用于将输出电流转换到DC。其中输出电流高到可以用MOSFET取代整流二极管,从而作为同步整流系统的方式运行。在采用3安培电流的典型应用中,在30度的环境温度下,同步MOSFET的表面温度比采用相同封装的肖特基二极管的温度更低。
    我们可以看出,调光系统随着电流要求的增长,同步整流的热优势就变得更为显着。最后,还需要一个平滑电容,以产生绝缘的低纹波DC电压。这个电容的容值为数十法拉的级别,因此要采用陶瓷电容器。

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