鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1146次 | 2019年12月26日
如何降低LED照明開關(guān)電源待機(jī)功耗
與普通光源相比,LED燈具有效率高、環(huán)保和使用壽命長(zhǎng)的特性,因而它們正在成為降低室內(nèi)和外部照明能耗的主選解決方案。設(shè)計(jì)用于照明供電的開關(guān)電源也應(yīng)該具有高效率,以便順應(yīng)LED燈的節(jié)能特性。除了在正常工作過程中具有高功率轉(zhuǎn)換效率之外,開關(guān)電源的待機(jī)功耗也成為L(zhǎng)ED業(yè)界的普遍關(guān)注焦點(diǎn)。
在不遠(yuǎn)的將來,待機(jī)功耗有望調(diào)整到1W甚至300mW以下。然而,在LED照明應(yīng)用中,專用于待機(jī)電源的輔助功率級(jí)并不適用,主要是因?yàn)檎彰鲬?yīng)用在工作期間不存在待機(jī)條件。但是,為燈泡供電的開關(guān)電源即便在沒有燈或者燈已損壞的條件下仍然與電網(wǎng)連接并吸取能量。這是在照明應(yīng)用中關(guān)心待機(jī)功率水平的主要原因。
在空的辦公樓中,待機(jī)功耗特性不良的照明系統(tǒng)是不環(huán)保的,本文探討如何引入簡(jiǎn)單的輔助電路來降低待機(jī)功耗。所提議的電路能夠?qū)崿F(xiàn)功率因數(shù)校正(PFC)級(jí)的間歇工作,該P(yáng)FC級(jí)是降低照明開關(guān)電源的待機(jī)功耗所必需的。為了評(píng)估所提議的電路,我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)額定功率為120W的兩級(jí)開關(guān)電源,在寬泛的輸入電壓范圍下可以獲得低于1W的待機(jī)功耗。
兩級(jí)配置
由于額定功率的原因和改善功率因數(shù)的需求,LED街燈的開關(guān)電源通常使用兩級(jí)配置,它由第一級(jí)的PFC模塊和第二級(jí)的下游DC-DC轉(zhuǎn)換器構(gòu)成。在100W左右的中等功率范圍,臨界導(dǎo)通模式(CRM)是PFC級(jí)合適的控制方案。在這個(gè)額定功率范圍中,下游DC-DC轉(zhuǎn)換器通常采用準(zhǔn)諧振反激拓?fù)?。高度集成的FAN6300脈寬調(diào)制(PWM)控制器具有一個(gè)內(nèi)部波谷電壓檢測(cè)器,能夠保證電源系統(tǒng)在寬泛的線路電壓范圍內(nèi)工作于準(zhǔn)諧振狀態(tài),并減小開關(guān)損耗,使功率MOSFET漏極上的開關(guān)電壓最小化。
為了最大限度減小待機(jī)功耗和改善輕負(fù)載效率,專有的綠色模式功能提供關(guān)斷時(shí)間(off-time)調(diào)制,以便降低開關(guān)頻率,并執(zhí)行延長(zhǎng)的波谷電壓開關(guān),保證MOSFET在關(guān)斷時(shí)漏-源電壓保持在最低水平。使用這項(xiàng)特性,第二DC-DC級(jí)在無負(fù)載條件下進(jìn)入間歇工作模式,能夠獲得非常理想的待機(jī)功耗特性。大多數(shù)現(xiàn)有的PFC控制器并無間歇工作功能,主要是因?yàn)镻FC級(jí)最初針對(duì)消費(fèi)應(yīng)用和顯示器應(yīng)用,而在那些應(yīng)用中為PFC和DC-DC級(jí)提供電壓源的輔助電源是分離的。在LED照明應(yīng)用中,通常不采用輔助功率級(jí),因此,應(yīng)該關(guān)斷PFC級(jí),否則待機(jī)功耗無法低于1W。
PFC級(jí)的間歇工作模式
在兩級(jí)開關(guān)電源中,應(yīng)關(guān)斷PFC級(jí),以滿足待機(jī)功耗法規(guī)的要求。關(guān)斷PFC級(jí)的主要原因是大多數(shù)PFC控制器沒有間歇工作(Burst-operation)特性。如果PFC控制器不支持間歇工作模式,PFC級(jí)將會(huì)連續(xù)工作,即便在無負(fù)載條件下也會(huì)吸取能量。