高功率因數(shù)反激式轉(zhuǎn)換器的LED照明解決方案

文章來(lái)源:恒光電器

發(fā)布時(shí)間:2014-01-11

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 隨著 LED 用于室內(nèi)照明解決方案日漸盛行，成本結(jié)構(gòu)已成為關(guān)鍵因素。 簡(jiǎn)單的反激式轉(zhuǎn)換器是實(shí)現(xiàn)低成本 LED 照明的最佳解決方案之一。 然而，LED 照明的開關(guān)電源仍要求高功率因數(shù)及高系統(tǒng)效率。 為應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，采用最新的功率器件至關(guān)重要。 本文將介紹用作 LED 照明解決方案的全新集成控制器和高性能高壓超級(jí)結(jié) MOSFET。 這些產(chǎn)品同時(shí)實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和高性能。

初級(jí)端反激式控制器

飛兆半導(dǎo)體的 FL7732這一高度集成的脈沖寬度調(diào)制 (PWM) 控制器具備多種功能，可增強(qiáng)低功率反激式轉(zhuǎn)換器的性能。 FL7732 的專利拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)最簡(jiǎn)化的電路設(shè)計(jì)，尤其適用于 LED 照明應(yīng)用。 通過(guò)采用具有初級(jí)端調(diào)節(jié)的單級(jí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，LED 燈板可以通過(guò)最少的外部元件實(shí)現(xiàn)，恒光，達(dá)到成本最小化；無(wú)需大容量輸入電容和反饋電路。 為了實(shí)施高功率因數(shù)和低總諧失真 (THD)，采用一個(gè)外部電容進(jìn)行恒定導(dǎo)通時(shí)間控制。 圖 1 顯示了 FL7732 控制器的典型應(yīng)用電路。

圖 1：FL7732 控制器的典型應(yīng)用電路

恒定電流調(diào)節(jié)也是 LED 照明的重要特性。 與輸入輸出電壓的變化相比，LED照明品牌，F(xiàn)L7732 中的精密恒定電流控制功能可精確調(diào)節(jié)輸出電流。 使用 MOSFET 的峰值漏電流和電感電流的放電時(shí)間可評(píng)估輸出電流，因?yàn)檩敵鲭娏飨喈?dāng)于穩(wěn)態(tài)條件下的二極管電流。 輸出電流評(píng)估器使用電感放電時(shí)間和開關(guān)周期獲得通過(guò)峰值檢測(cè)電路的電流峰值并計(jì)算輸出電流。 此輸出電流信息與內(nèi)部精確參考信息相比較，得出誤差電壓，這將決定恒流模式中 MOSFET 的占空比。 使用飛兆半導(dǎo)體的創(chuàng)新 TRUECURRENT® 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，綠色照明，恒定輸出電流可精確控制為：

一般而言，恒光電器,照亮您的生活，初級(jí)端調(diào)節(jié)更偏好于 DCM 工作模式，因?yàn)樗�可�?shí)現(xiàn)更佳的輸出調(diào)節(jié)。 工作頻率會(huì)根據(jù)輸出電壓進(jìn)行相應(yīng)的改變，高亮度，產(chǎn)業(yè)資訊，CCC認(rèn)證，以確保在 DCM 工作模式， 使得效率更高、設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單。 為了保持 DCM 在寬范圍輸出電壓下， led室內(nèi)照明，線性頻率控制中的頻率應(yīng)根據(jù)輸出電壓而發(fā)生線性變化。 輸出電壓由輔助線圈和連接 VS 引腳的分壓電阻檢測(cè)。 輸出電壓下降時(shí)，次級(jí)二級(jí)管導(dǎo)電時(shí)間增加，線性頻率控制特性使得開關(guān)周期更長(zhǎng)，從而保證轉(zhuǎn)換器在寬輸出電壓范圍仍保持在 DCM 工作模式。 在滿載條件下，頻率控制還會(huì)調(diào)低初級(jí)電流有效值，獲得更佳電源效率。

FL7732 還提供保護(hù)功能，例如開路 LED、短路 LED 和過(guò)溫保護(hù)。 在 LED 短路時(shí)，一個(gè)重要的特征是限流水平會(huì)自動(dòng)降低，將輸出電流降到最小，保護(hù)外部元件。 FL7732 在振蕩器中還具有跳頻功能，技術(shù)資訊，獲得更佳電磁干擾 (EMI) 性能。

最新超級(jí)結(jié) MOSFET

在高壓 MOSFET 技術(shù)中，充電平衡技術(shù)是實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通電阻減少最顯著的方式。 此項(xiàng)技術(shù)源自超級(jí)結(jié)結(jié)構(gòu)， led室內(nèi)照明，較之傳統(tǒng)平面工藝技術(shù)的常用結(jié)構(gòu)，它具有深層 P 型柱狀體結(jié)構(gòu)。 柱狀結(jié)構(gòu)可有效限制輕摻雜 epi 區(qū)域中的電場(chǎng)。 由于采用此 P 型柱狀結(jié)構(gòu)，N 型 epi 電阻可顯著減少， led亮化工程公司，同時(shí)保持相同水平的擊穿電壓。 除了低導(dǎo)通電阻特性，第二代 SuperFET® 技術(shù) 也可在輸出電容中實(shí)現(xiàn)較少存儲(chǔ)能量。 在小功率應(yīng)用中，如 LED 照明，這一能量值更為重要，因?yàn)槊看螌?dǎo)通均需要消耗能量。

選擇 20W 額定功率的 LED 照明配電板評(píng)估 SuperFET® II 技術(shù)。 配電板最初采用飛兆半導(dǎo)體的 60V N 溝道 MOSFET、FDD5N60NZ 和 FL7732 器件開發(fā)而來(lái)。 在主要元件中，F(xiàn)DD5N60NZ 為采用平面工藝技術(shù)的 MOSFET， 其導(dǎo)通電阻為2OΩ。 在相同成本的情況下，SuperFET II 技術(shù)可在輸出電容中同時(shí)提供 0.9OΩ 的導(dǎo)通電阻和更低存儲(chǔ)能量。 憑借這些優(yōu)越的電氣特性，SuperFET II 技術(shù)可實(shí)現(xiàn)極佳的升壓系統(tǒng)效率。 圖 2 顯示了使用各種交流輸入的效率測(cè)試結(jié)果。

圖 2：MOSFET 系統(tǒng)效率

SuperFET II 技術(shù)在整個(gè)輸入范圍顯示出最佳效率，企業(yè)資訊，且較之 FDD5N60NZ 的平面工藝技術(shù)，有較大改進(jìn)。 此外，SuperFET II 技術(shù)較之具有競(jìng)爭(zhēng)力的超級(jí)結(jié) MOSFET 效率更佳，尤其是在高輸入電壓的情況下。 就輸出電容中的存儲(chǔ)能量如何影響系統(tǒng)效率而言，LED筒燈，這是一個(gè)很好的范例。 由于具有競(jìng)爭(zhēng)力的超級(jí)結(jié) MOSFET 具有與 SuperFET II MOSFET 相同的導(dǎo)通電阻，二者之前的效率差被認(rèn)為來(lái)自開關(guān)損耗。 如圖 3 所示，由于漏電源電壓增加，因此具有競(jìng)爭(zhēng)力的超級(jí)結(jié) MOSFET 在輸出電容中保存的能量更多。 這意味著在更高輸入電壓的情況下，MOSFET 在導(dǎo)通期間將消耗更多能量。 在圖 2 中，國(guó)內(nèi)資訊，LED射燈，器件電平特性與評(píng)估板測(cè)試結(jié)果相符。

圖3 輸出電容中的存儲(chǔ)能量

結(jié)論

LED 照明電源要求高功率因數(shù)、高效率、隔離次級(jí)端，以符合安全標(biāo)準(zhǔn)，且由于空間有限，要求使用更少元件。 FL7732 和 SuperFET II MOSFET 針對(duì)這些要求，提供完整的解決方案。