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LED工程灯具:LED照明设计的框架选择

发表时间:2021-01-26 20:08
文章附图

LED照明系统结构的选择取决于你的设计目标是低成本、高效率还是最小的PCB面积。一般来说,低于25W的发光二极管照明系统不需要功率校正,因此可以采用PSR或Buck结构等简单的拓本结构。25W-100WLED照明应用要求进行。

25W以下功率LED照明解决方案可采用PSR或Buck拓扑,因为该功率范围主要针对小型设计,强调设计的简单性。中等功率解决方案(25W-100W)适用于单级PFC、准谐振(QR)PWM、反激拓扑。SangCheolHer说:大功率解决方案(超过100W)适用于LLC、QRPWM、反激性拓扑设计。从效率的角度来看,LLC和QR性能更好,PSR方案不需要二次反馈,设计简单,尺寸也比其他方案小。

郑宗前也说:25W以下的LED照明器具主要应用于室内照明,主要采用低成本的反激拓扑结构。安森美半导体的NCP1015和NCP1027单片变换集成电路集成了内置高压MOSFET和PWM控制器,能够有效地减少PCB的面积和照明器具的体积,提供最大的25W功率输出(230VAC输入)。

非隔离型小于25WLED照明应用,输入输出转换比低时,简单的降压转换器可以是低成本和小体积的选择。在重视效率的隔离型开拓结构中,使用英飞凌CoolSETICE2QS系列设备的准谐振反激式开拓是很好的选择。AlexanderSommer说。英飞凌是第一家提供数字准谐振反激控制IC的供应商。

25W-100W功率范围的典型LED照明应用是街道照明(住宅区道路)和停车场等公共场所。功率转化效率、PFC功能的高性价比实现和高色质量是当前最重要的三大技术挑战。例如,在商业照明和街道照明的应用中,寿命长,维护成本低,有助于克服初期成本高的进入障碍。25W到100W的LED照明应用有功率因数要求,因此需要增加功率因数校正电路。


该回路可采用传统的两段结构,即有源非连续模式功率因数校正(PFC)回路加上DC-DCPWM转换回路,例如安森美的功率因数校正控制器NCP1607、NCP1607的周边回路非常简单,可以提供良好的性能郑宗前表达,针对高效率、低成本费、小体积的LED方案而言,值得推荐的是单段PFC电路,能够同时实现功率因数和隔离的低压直流输出,并且具备显著的成本优势,必将变成中等功率LED照明的主流方案。安森美半导体的NCP1652为实现单级PFC电路提供了最佳控制方案。

深圳世强电信采用SiliconLabs的C8051F3XX系列的8位MCU通过软件实现了PFC。该公司助理市场经理黄孙峰说:我们对家用市电(180V-260V)输入10W-30W小功率LED照明应用程序开发的全数字LED照明方案,可以通过软件控制方式达到0。95的PFC值。与硬件PFC相比,该软件方案在保证相同性能指标的前提下具有更高的灵活性、适应性和升级性。该方案采用的LED驱动MIC3230最大输出电流为350mA,最多可驱动12个1W的LED,能很好地满足室内照明的需求。

AlexanderSomer表示:对于要求在广泛的输入和/或负载范围内(如调光)中具有效率和性能的25W-100W功率LED照明的应用,建议采用独立的PFC级准谐振反激式开放结构。典型的可以达到90%的效率。由于功率校正,一般采用单级PFC、准谐振(QR)PWM或反激拓扑。100W以上LED照明应用一般采用效率更高的LLC拓扑和双级PFC。

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100W以上的应用包括主要道路和高速公路照明(这里需要20K以上的亮度和250W的电源输入)和专业应用。在高功率应用中使用LED的重要驱动力是可靠性和低功耗带来的低成本。例如,其系统效率可与金属卤化物和低压钠灯相比。初始成本对比可能在短期内继续是该市场进入门槛。

郑宗前说:对于100W以上的LED应用程序,采用传统的有源非连续模式功率因数校正电路和半桥共振DC-DC转换电路。我们推出了新型集成控制器,集成了有源非连续模式功率因数控制器和高压驱动的半桥谐振控制器。

半桥谐振控制器在固定固定的开关频率和固定的空间比上工作,该回路不需要输出侧的反馈控制回路。这使得半桥谐振DC-DC转换电路在效率最高的ZVS和ZCS状态下工作。直流输出电压跟随功率因数校正电路输出。

AlexanderSomer强调:对于100W以上更高功率的LED照明应用程序,效率更为重要,建议使用LLC共振拓展结构,实现90%以上的效率。我建议你使用英飞凌新的8引脚设备ICE1HS01。

无论发光二极管照明系统的输出功率如何,发光二极管驱动电路的选择都将在很大程度上取决于输入电压的范围、发光二极管串本身的累积电压降和足以驱动发光二极管所需的电流。这导致了降压型、升压型、降压型、升压型、升压型、升压型、SEPIC型等多种可行LED驱动器拓扑结构。

凌力尔特公司电源产品部产品市场负责人TonyArmstrong说:每个拓扑结构都有优点和缺点。其中,标准降压型转换器是最简单最容易实现的方案,升压型和降压型转换器次之,SEPIC型转换器最难实现。这是因为采用了复杂的磁性设计原理,设计者需要拥有优秀的开关模式电源设计专业技术。

综上所述,终端产品的应用决定了发光二极管的发光二极管结构,然后根据发光二极管的发光二极管结构和输入电源,合理选择Buck、Boost、SEPIC或Buck-Boost结构。一般来说,25W以下的Buck很多。更大的电力倾向于选择Boost结构。效率通常在85%以上,LT3755达到97%。考虑驱动部分BOM成本时,应考虑整个系统成本。徐瑞包表示,随着竞争的加剧,有时会有更低的BOM成本方案,但不一定是最合适的。我们不建议按照这个标准设计产品。PCB面积主要受主要部件的控制,小功率的LED灯尽量采用集成度高的方案。大功率方案选择技术集成度高的产品,周边电路简单。在这里讨论的是直流-直流的解决方案。

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梁后权也指出:为了满足高效要求,应考虑开关模式的发光二极管驱动器。大多数这样的客户更喜欢选择降压发光二极管驱动器,因为整体效率更高。从最低BOM成本的角度来看,开关型LED转换器并不是最便宜的。这样的客户可能会试图采用线性恒流LED驱动器。这样可以提供最低的BOM成本,但效率可能不会像开关模式LED驱动那样高。从最小PCB板面积的角度来看,通常选择开关模式转换器。因为热量少,相关部件的体积也小。

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