提供額外電能與電源轉(zhuǎn)換器設(shè)計的主要目標(biāo)相悖,原來的目標(biāo)是提供高效、良好設(shè)計的高質(zhì)量電源處理。因此,設(shè)計者要做雙倍的工作:既要從交流電源為LED負(fù)載提供高效的電源轉(zhuǎn)換,又要確保相位調(diào)光功能的正常工作,同時盡量減少過多的功率損耗。
現(xiàn)在,對電源質(zhì)量的新規(guī)定要求很多LED系統(tǒng)中使用PFC(功率因數(shù)控制)。PF(功率因數(shù))是對轉(zhuǎn)換器輸入端到輸出端能量傳輸品質(zhì)的一種度量。如果輸入電流沒有失真,并且與輸入電壓完美地同相,則PF為1。由于電抗元件造成的輸入電流任何相移或失真以及開關(guān)噪聲等,都會使PF降低。
由于大多數(shù)LED系統(tǒng)都采用了某種形式的PFC,輸入電流通常能很好地追隨輸入電壓,這意味著當(dāng)電壓與電流同時下降時,相位調(diào)光器經(jīng)常會導(dǎo)通角的末端瞎火(圖2)。這種瞎火會根據(jù)其發(fā)生的時點,產(chǎn)生一種不斷變化的導(dǎo)通角解碼。

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初始方案
一種滿足保持電流要求的簡單方法是加一個負(fù)載電阻,以確保設(shè)計在整個導(dǎo)通時間內(nèi),滿足最低的輸入電流條件。但這種方法效率太低。對于一個100W的白熾射燈,僅需要用15W的LED作替換,而這種固定式保持電流會造成10%~20%的效率下降。
更復(fù)雜的方案是在每個周期中線性地增負(fù)載,即在導(dǎo)通角期間逐步地提升額外保持電流,直至在末端到達最大值。這種方法可以大大減少效率損失;不過,在寬的工作區(qū)間上,它有設(shè)計困難。
例如,對于一個85V~305V通用交流電源輸入的15W LED射燈,最差保持電流情況出現(xiàn)在305V 交流時,此時輸入電流為最小。為了保證在305V交流時的整個導(dǎo)通角上,TRIAC都能保持導(dǎo)通,就必須增加一個相當(dāng)大的保持電流。由于這是一種通用設(shè)計,因此在85V交流時加的保持電流就要比實際需要值高大約四倍,造成巨大的功率浪費。
動態(tài)保持
獲得效率最大化的最佳方式是調(diào)節(jié)最低輸入電流。采用這種方法時,當(dāng)輸入電流高于調(diào)節(jié)點時,不會拉出額外的保持電流。當(dāng)輸入電流低于調(diào)節(jié)點時,電路會拉出足夠的電流以維持最小的保持要求,LM3450控制器實現(xiàn)了這種方法,叫做動態(tài)保持(圖3)。它在二極管橋回返以及系統(tǒng)地之間有一只檢測電阻,提供了一種輸入電流的檢測方法。通過電阻上檢測到的電壓,控制器就可以線性地從保持管腳拉出電流,以維持最小的調(diào)節(jié)輸入電流。這樣就確保了額外功耗處于最小值狀態(tài)。

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最后,為了保證正確地解碼相位角,動態(tài)保持是必需的,這樣才能為轉(zhuǎn)換器提供精確的調(diào)光指令。想法是,防止TRIAC在解碼期間出現(xiàn)瞎火問題,這樣導(dǎo)通角就不會出現(xiàn)偶發(fā)變化而造成閃爍。仔細(xì)觀察一下系統(tǒng),實際并不需要在每個周期做角度解碼。一個采樣系統(tǒng)可以釋放出更多的效率。用這種方案,當(dāng)發(fā)生解碼時,只有在采樣周期內(nèi)才需要增加額外的保持電流。在非采樣周期內(nèi),則不需要電流。