LED燈設計師的挑戰之一便是創(chuàng )建能產(chǎn)生恒定光輸出同時(shí)沒(méi)有明顯閃爍的照明系統。在使用單級LED驅動(dòng)器的系統中，沒(méi)有閃爍的照明很難實(shí)現，因為線(xiàn)路電壓的隨機失真使LED電流不穩，產(chǎn)生閃爍。電路反饋?lái)憫ǔＪ菃?wèn)題的根本原因，因為它可能對失真不能做出足夠快的反應。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們設計了一個(gè)7.8W LED系統并使用功率因素校正(PFC)控制電路進(jìn)行試驗。我們發(fā)現兩者結合-使用內部產(chǎn)生的正弦參考和非連續導通模式(DCM)操作-能夠改善性能，減少組件數量并消除閃爍。
內部產(chǎn)生的數字正弦參考
在多數使用電流模式操作以控制PFC的設計中，通過(guò)使用電阻分壓器感應輸入電壓獲取正弦參考。一個(gè)內部產(chǎn)生的正弦參考，它使用數字映射產(chǎn)生，能夠使降壓-升壓拓撲的LED電流更加穩定。內部產(chǎn)生的正弦參考還可以消除電阻分壓器，實(shí)現更少的組件數量以及更緊湊的設計。圖1提供電路的框圖。
圖1. LED驅動(dòng)器配置
電源電壓(Vcc)由控制器內置的高壓(HV)設備供應。因為輸入電壓過(guò)零觸發(fā)通過(guò)Vcc和HV塊檢測，所以?xún)炔空覅⒖己瓦^(guò)零觸發(fā)信號同步。來(lái)自片上數字模擬轉換器(DAC)的輸出信號使用內部映射的正弦信息和同步的過(guò)零觸發(fā)信號產(chǎn)生數字正弦參考。當Vcc電壓少于15.5V時(shí)，過(guò)零觸發(fā)檢測器(ZCD)的電壓低并且DAC和內部時(shí)鐘自動(dòng)提供一個(gè)數字參考信號，數字步進(jìn)為32位。
CRM與DCM操作
在使用升壓拓撲的轉換器中，輸入電流由電感電流配置。由于存在一個(gè)恒定導通時(shí)間和可變關(guān)斷時(shí)間，這在臨界導通模式(CRM)操作中優(yōu)化PFC。另一方面，由于使用降壓-升壓拓撲，輸入電流和開(kāi)關(guān)電流成正比。結果，PFC在CRM操作中降低，并且線(xiàn)路峰值電壓變得更平。輸入電流由MOSFET接通相關(guān)的電感電流確定。等式1展示如何在降壓-升壓轉換器中計算輸入電流。
基于等式1，輸入電流通過(guò)控制恒定導通時(shí)間和降壓-升壓轉換器中的恒定轉換周期與輸入電壓成正比。這表示最佳方式為具有固定導通時(shí)間的非連續導通模式(DCM)操作。
恒定電流線(xiàn)路調節
如上所述，要改善LED電流波動(dòng)和線(xiàn)路電壓失真，我們的設計在降壓-升壓轉換器中使用DCM操作和固定內部正弦參考。這種方法在調節LED電流方面做的更好，它沒(méi)有明顯的閃爍，即使在90Vac和265Vac之間存在線(xiàn)路電壓瞬態(tài)。圖2顯示電感電流的電流斜率。
圖2. 電感電流的電流斜率
基于圖2的結果，輸出電流可以使用等式2進(jìn)行計算。
在等式2中，由于固定正弦I峰值受到內部參考的控制，輸出電流并非輸入電壓的一項功能。圖3顯示恒定電流的線(xiàn)路調節。
圖3. 恒定電流線(xiàn)路調節
當輸入電壓發(fā)生變化，LED電流受到固定I峰值和固定電感電流下降斜率的恒定調節。
恒定功率負載調節
使用提議的LED驅動(dòng)方法，當輸出電壓改變時(shí)，輸出電流不受恒定調節。等式3源自等式2，它顯示輸出功率計算。
因為I峰值和Ts受到控制器的固定，輸出電流減少，并且輸出功率隨著(zhù)輸出電壓的增加而受到持續調節。
調節： 線(xiàn)路與負載
通常線(xiàn)路調節用于調節輸出電流，以作為對輸入電壓變化的反應。負載調節用于維持輸出功率，與LED正向電壓變化無(wú)關(guān)。隨著(zhù)正向電壓下降以作為對系統溫度或LED降額的反應，恒定電流負載調節用于減少LED功率和降低發(fā)光。圖4顯示輸入電壓從(a) 90Vac至265Vac，(b) 265Vac至90Vac以及(c) 200Vac至400Vac的變化引起的線(xiàn)路電壓失真。
(a). 輸入電壓變化從90Vac至265Vac
(b). 輸入電壓變化從265Vac至90Vac
(c). 輸入電壓變化從200Vac至400Vac
圖4. 線(xiàn)路電壓失真
結論
在DAC和DCM模式中使用固定正弦參考的降壓-升壓LED驅動(dòng)器組合具有固定頻率，能夠幫助減少閃爍。當線(xiàn)路電壓具有隨機變化時(shí)，內部產(chǎn)生的正弦參考大大減少LED電流。另外，設計提供更加持續的亮度和恒定的功率負載調節，因為電流模式控制使用溫度或LED降額以補償LED正向電壓降。 |
