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高功率因数单级反激式LED驱动器设计注意事项

洪士恒?? 林锦宏?? 2015年07月09日 ?? 收藏5

(d) 输出短路与开路之设计考虑

相较于定电压模式,定电流模式所进行的输出短路较无危险性,其回授将试图在输出0V情况下维持定电流而缩减占空比,使输入功率降低。而实务上由于变压器次级无法在短路情况下释能,即便控制器有最小开关导通时间仍会使变压器储能持续迭加,大多设计仍需仰赖保护极制。设计PSR之短路保护可透过辅助绕组侦测低电压准位使控制器停止动作,在瞬时期间则透过初级峰值限流可避免变压器饱合。

开路保护应用于灯具损坏造成高阻抗或输出空接时之保护,为避免定电流在此情况下过充输出电容造成零件过压损毁。若为可携型外置式驱动电源因考虑便利性而多半将空载时操作于定电压模式,如此可使灯具同充电器般进行热插入。在此模式下将考虑输出电压与待机损耗。开路电压与满载输出之电压差关系到LED在进行热插时之涌浪电流 (Inrush Current)大小,此决定输出限流机制之使用,例如:采用被动组件之限流电感与是否置入主动式限流电路,部份设计为降低涌浪电流而将空载电压设计略高于输出电压以省去限流电路。为符合未来2016年能源法规最严格之待机损耗低于75mW,LED驱动器设计将是新的考验,以下概略性分析转换器空载各部损耗,以一输出45W/40Vmax之单级高功率因数LED驱动器为例,假设与待机功耗相关之重要参数条件如下:

● 输出假性负载(Dummy load):200kΩ 

● 200nF X电容对应之安规放电电阻:4 MΩ

● 控制与稳压电路于空载之总损耗:18mW(18V/1mA)

● 极轻载(20~30mW)情况下反激式转换器效率:50%

综合以上参数计算,待机输入功率在275Vac输入条件下约72mW,其中电阻与控制电路所占之固定损耗约46mW,变压器与功率组件损耗所占之转换损失约为26mW。以上损耗评估未含高压启动电路与次级反馈电路,尤其在高压输出应用情况下次级反馈电路将有不少之静态损耗。如此可见,反激式驱动控制器搭配高压启动、X电容放电机制与低静态电流功耗将是未来符合节能法规之利器。

结论

单级功率因数反激转换器于中小功率之LED应用具有效率与成本的优势,因此,本文探讨此转换器在设计过程常遭遇到之问题,并分享现行可提升效能的设计方式,其涵盖到不同之设计考虑诸如控制器之供电、输出精准度、变压器圈数比选定、总谐波失真等因素,以供设计研发者于开发过程时参考。

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单级反激式转换器? LED驱动? 总谐波失真?

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