LED镇流器设计提高能效并减少电子废品

2011年07月22日11:08:06 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

2009年欧盟决定逐步摒弃白炽灯，并在2010年开始停止使用效率较差的灯泡。尽管市场上已有能效更高的替代产品，如紧凑型荧光灯（CFL）或高能效LED，但还需注意产品的设计，以确保产品尽可能环保。

作者：Michael Weirich，应用经理，飞兆半导体

...... 本文探讨用于恒流输出LED的初级端调节（PSR）离线式镇流器设计，减少部件数目和延长部件寿命，令到产品成本效益更好、更环保。

大多数大功率LED的电子镇流器采用恒流工作模式。由于LED的电压-电流（V-I）曲线特征的缘故，必需使用一个限流元件来确保稳定运作。因此，通常都将LED串联，并使用一个电流源来驱动。

实现恒流电源的传统方法是测量负载电流，例如使用旁路电阻来测量，并将测量信号反馈给PWM控制器。实际上，除非系统不考虑功耗和能效，否则旁路电阻上产生的电流信号往往太小，必需使用某种手段进行放大，例如可使用一个单级双极结型晶体管（BJT）放大器或采用集成运算放大器。

BJT具有一个优点，本身自带“参考电压”，即基极-发射极二极管的正向电压VBE。但这个正向电压不是很精确，且负温度系数较大。如果在手机充电器等注重成本效益的产品中采用BJT，有需要对VBE的负温度系数进行某种补偿的问题，如图1中的正温度系数热敏电阻THR1。

该示意图进一步显示了设计电流源电源单元（PSU）时的其它考虑事项。在无负载电流时，输出电压将上升至无法接受的高数值，因而需要附加的电压调节环路，这里使用参考电压/误差放大器KA431来实现。较终，如果输出端必须与电源输入相隔离，必需在反馈路径上使用一个光耦合器，该光耦合器常常被忽略，可能影响PSU的使用寿命。

对消费电子来说，如有10000小时的寿命就算很不错了，大多数消费电子不需要这样长的寿命，但对照明产品来说，情况就不同了。无疑，人们都期望镇流器与光源部分的寿命同样长。但由于在许多情况下，照明设备每天要使用相当长的时间，人们不愿意在每次灯泡坏时都更换电子装置，而是希望镇流器寿命达到50000小时以上。

实际上，电解电容器是寿命较短的电子部件，而在荧光灯镇流器中则要求使用寿命超长，因而会使用高成本部件。电解电容器和光耦合器件的使用寿命在高温下都会缩短。与荧光灯不同，LED必需进行冷却，通常采用整个发光体作为散热体。这样，镇流器的环境温度，以及光耦合器件的环境温度都会非常高。因此，LED镇流器设计中较好不采用光耦合器。

对于恒压输出，有一个众所周知的解决方案，即反激式初级端调节（PSR）。初级端调节PSU不采用任何来自次级端的反馈电路，因而减少了部件数目及成本，同时大幅度提高了可靠性。这种电路结构较近已经扩展到恒流输出应用中。

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本文摘自《功率系统设计》（Power Systems Design China）2010 5/6月刊，“LED镇流器设计提高能效并减少电子废品”p41。

LED镇流器设计 提高能效并减少电子废品

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