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如何降低LED照明开关电源的待机功耗

先容

与通俗光源比拟,LED灯具有效率高、环保和应用寿命长的特点,因而它们正在成为低落室内和外部照明能耗的主选办理规划。设计用于照明供电的开关电源也应该具有高效率,以便顺应LED灯的节能特点。除了在正常事情历程中具有高功率转换效率之外,开关电源的待机功耗也成为LED业界的普遍关注焦点。在 不远的将来,待机功耗有望调剂到1W以致300mW以下。然而,在LED照明利用中,专用于待机电源的帮助功率级并不适用,主如果由于照明利用在事情时代 不存在待机前提。然则,为灯泡供电的开关电源即便在没有灯或者灯已毁坏的前提下仍旧与电网连接并罗致能量。这是在照明利用中关心待机功率水平的主要缘故原由。

在空的办公楼中,待机功耗特点不良的照明系统是不环保的,本文探究若何引入简单的帮助电路来低落待机功耗。所发起的电路能够实现功率因数校对(PFC)级的间歇事情,该PFC级是低落照明开关电源的待机功耗所必需的。为了评估所发起的电路,我们设计了一个额定功率为120W的两级开关电源,在 宽泛的输入电压范围下可以得到低于1W的待机功耗。

两级设置设置设备摆设摆设

因为额定功率的缘故原由和改良功率因数的需求,LED街灯的开关电源平日应用两级设置设置设备摆设摆设,它由第一级的PFC模块和第二级的下流DC-DC转换器构成。在100W阁下的中等功率范围,临界导通模式(CRM)是PFC级相宜的节制规划。在这个额定功率范围中,下流DC-DC转换器平日采纳准谐振反激拓扑。高度集成的FAN6300脉宽调制(PWM)节制用具有一个内部波谷电压检测器,能够包管电源系统在宽泛的线路电压范围内事情于准谐振状态,并减小开关损 耗,使功率MOSFET漏极上的开关电压最小化。为了最大年夜限度减小待机功耗和改良轻负载效率,专有的绿色模式功能供给关断光阴(off-time)调制,以便低落开关频率,并履行延长的波谷电压开关,包管MOSFET在关断时漏-源电压维持在最低水平。应用这项特点,第二DC-DC级在无负载前提下进入间 歇事情模式,能够得到异常抱负的待机功耗特点。大年夜多半现有的PFC节制器并无间歇事情功能,主如果由于PFC级最初针对破费利用和显示器利用,而在那些应 用中为PFC和DC-DC级供给电压源的帮助电源是分离的。在LED照明利用中,平日不采纳帮助功率级,是以,应该关断PFC级,否则待机功耗无法低于1W.

PFC级的间歇事情模式

在两级开关电源中,应关断PFC级,以满意待机功耗律例的要求。关断PFC级的主要缘故原由是大年夜多半PFC节制器没有间歇事情(Burst- operaTIon)特点。假如PFC节制器不支持间歇事情模式,PFC级将会继续事情,即便在无负载前提下也会罗致能量。是以,对付带有现有PFC节制 器的两级开关电源设计而言,关断PFC级是独一可行的措施。然则,在从新启动PFC级时会呈现大年夜的冲击电流,并导致MOSFET等功率开关上电压或电流应 力的增添。此外,还会导致LED灯在恒流事情时代呈现闪烁。业界必要找到一种新道路来满意待机功耗律例要求,同时避免上述问题。办理完全关断PFC级带来 的这些副感化的一个可行措施是PFC级采纳间歇事情要领。

建议应用一种简单的帮助电路,将PFC的事情与准谐振反激DC-DC转换器进行同步,由于当DC-DC转换器开始间歇事情时,PFC级也能够进入间歇事情模式。一旦第二级反激转换器停止间歇模式事情,PFC级会急速退出间歇事情模式。图1为该帮助电路的事情道理。PFC级的偏置电源受到准谐振反激DC-DC转换器反馈的节制。

图1:建议的实现PFC级间歇事情的电路

在无负载前提下,当反激转换器的反馈电压下降时,PFC级的电源电压被堵截,PFC节制器竣事事情。图2显示负载从满负载到无负载,再到满负载历程 中的事情波形。一旦第二级反激转换器进入间歇事情,PFC级便进入间歇事情模式,并与反激转换器同步竣事间歇事情模式。经由过程对PFC级履行间歇事情,可以 打消可能引起潜在问题的大年夜浪涌电流,并且大年夜幅低落待机功耗。为了评测PFC级的间歇事情,应用FAN7930临界导通模式PFC节制器、带间歇事情功能的 准谐振反激节制器FAN6300A以及所发起的PFC节制电路,设计了一个用于LED街灯的的120W(48V/2.5A) LEB-016演示线路板。如图2所示,建议的电路事情出色。表1所示为在各类输入线路电压下的待机功耗丈量值。可以证实:在宽泛的输入范围内,可以使待 机功耗低落80%以上。还可以在高线路输入电压下得到低于0.3W的待机功耗。

图2:进入间歇事情(左图)并返回到满负载事情(右图)

表1:待机功耗

结论

这是一种简单但异常有效的改良照明开关电源待机功耗的措施。这个建议的电路可以使PFC级与第二级DC-DC转换器同步进行间歇事情。这种措施打消了与关闭和重启PFC级相关的涌入电流问题。建议的电路可以有效低落待机功耗。经由过程评测线路板验证,在较宽的输入电压范围内,可以使待机功耗小于1W.所发起的措施对付平日没有待机功率调节模块的照明利器具有很大年夜的吸引力。

责任编辑;zl

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