圖一 PSR CV+DC-DC(MCU Dimming Control)
LD7841 PSR CV方案的照明作用
發(fā)布時(shí)間:2021-02-07 來(lái)源:通嘉FAE–郭龍劍 責(zé)任編輯:lina
【導(dǎo)讀】自LED光源進(jìn)入通用照明領(lǐng)域,逐漸取代傳統(tǒng)光源,日益占據(jù)照明的核心領(lǐng)域。其除了耗能少、無(wú)污染、不含汞、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)外,可控性強(qiáng)是別于傳統(tǒng)光源的鮮明特點(diǎn)。隨著LED照明技術(shù)的應(yīng)用成熟,可進(jìn)行調(diào)光調(diào)色的特性使燈具不再只是照明的工具而已,它更能因應(yīng)需求營(yíng)造不同的燈光效果。此外,它與物聯(lián)網(wǎng)、智能控制領(lǐng)域高度的契合性在照明技術(shù)成熟的當(dāng)前得以充分表現(xiàn),也讓智慧照明藍(lán)海市場(chǎng)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。
自LED光源進(jìn)入通用照明領(lǐng)域,逐漸取代傳統(tǒng)光源,日益占據(jù)照明的核心領(lǐng)域。其除了耗能少、無(wú)污染、不含汞、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)外,可控性強(qiáng)是別于傳統(tǒng)光源的鮮明特點(diǎn)。隨著LED照明技術(shù)的應(yīng)用成熟,可進(jìn)行調(diào)光調(diào)色的特性使燈具不再只是照明的工具而已,它更能因應(yīng)需求營(yíng)造不同的燈光效果。此外,它與物聯(lián)網(wǎng)、智能控制領(lǐng)域高度的契合性在照明技術(shù)成熟的當(dāng)前得以充分表現(xiàn),也讓智慧照明藍(lán)海市場(chǎng)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。
隨著LED照明應(yīng)用廣泛,所以為了有健康舒適的照明環(huán)境,法規(guī)對(duì)LED燈具性能要求也越來(lái)越嚴(yán)格;在LED燈具初級(jí)階段,為了滿足PF與THD,考慮成本,室內(nèi)照明大部分架構(gòu)采用單級(jí)PFC,所以工頻紋波很大,采用手機(jī)拍攝有明顯看到水紋波,而此頻閃對(duì)人體產(chǎn)生的影響也逐步引起的重視。為了滿足無(wú)頻閃要求,最初都是輸出通過(guò)加去頻閃電路,但此電路弊端就是損耗效率,輸出電流越大,損耗越大,導(dǎo)致應(yīng)用上的限制;另外若采用PFC+反激兩級(jí)式電路,可以滿足高PF與低紋波,但成本高;相對(duì)前面兩種架構(gòu),PSR CV+DC-DC這種架構(gòu)應(yīng)用而生,在既可以滿足高PF與低紋波情況下,成本上也介于二者之間,而隨著智能照明的興起,此設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)更加明顯,主要原因是待機(jī)時(shí)調(diào)光模塊供電及同時(shí)可支持多路DC-DC輸出(如圖一)。
圖一 PSR CV+DC-DC(MCU Dimming Control)
近期歐盟也因應(yīng)智能調(diào)光的廣泛也發(fā)布了新版諧波電流發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)EN IEC 61000-3-2:2019,歐洲電工標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)(CENCLEC)網(wǎng)站最新信息,該版本最快將于2022年3月1日替代目前使用的版本IEC 61000-3-2:2014。其主要是照明設(shè)備要求有較大的差異,此標(biāo)準(zhǔn)適用于連接到公用電力系統(tǒng)的每相額定輸入電流不大于16A的設(shè)備,與舊版標(biāo)準(zhǔn)相比,標(biāo)準(zhǔn)中主要變化如下:
1. 更新額定功率≤25W的照明設(shè)備的諧波電流發(fā)射限值,以考慮新型照明設(shè)備
2. 增加5W分界線,照明設(shè)備小于5W無(wú)諧波電流發(fā)射限值
近年來(lái)隨著智能照明系統(tǒng)興起,光源可以進(jìn)行調(diào)光調(diào)色,從而新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了5W≤P≤25W照明設(shè)備需要增加諧波電流測(cè)試,涵括產(chǎn)品類別非常廣泛,包括櫥柜燈,球泡燈,調(diào)光型小夜燈等小功率的LED燈具。
通嘉PSR CV方案-LD7841
通嘉開(kāi)發(fā)了新一代高功率因數(shù)原邊反饋恒壓方案LD7841,它采用變化導(dǎo)通時(shí)間及限頻操作模式,使系統(tǒng)輕易達(dá)到相關(guān)要求;輸出電壓采用原邊回授并做膝點(diǎn)取樣,讓輸出電壓更加精準(zhǔn);為了全電壓范圍開(kāi)機(jī)時(shí)間小于0.5秒要求, 內(nèi)置高壓?jiǎn)?dòng)及采用軟啟動(dòng)邏輯,使輸出電壓開(kāi)機(jī)期間無(wú)過(guò)沖現(xiàn)象;新型THD補(bǔ)償機(jī)制及導(dǎo)通時(shí)間監(jiān)控,使系統(tǒng)能維持高功因(PF>0.9)及低電流諧波(THD<20%)并維持待機(jī)時(shí)功耗小于0.5W等電氣要求;另外, LD7841具有完善的保護(hù)功能,包括BNI/BNO, VCC OVP, FB OVP, OLP, OSCP, SDSP..等,典型應(yīng)用如下:
圖二 典型應(yīng)用
LD7841 恒壓軟啟動(dòng)工作邏輯
CH1:VVCC,CH2:VCOMP,CH4:VOUTPUT
圖三 VREF啟動(dòng)時(shí)序
當(dāng)VCC > UVLO_ON時(shí),IC確定IC內(nèi)部各個(gè)邏輯正常后,COMP pin電壓迅速爬升至VCMP_OPEN=4.7V,Ton開(kāi)最大打出能量,讓輸出電壓迅速建立,此時(shí)內(nèi)部VREF基準(zhǔn)電壓限制為3.2V,當(dāng)VFB檢測(cè)電壓為3.2V時(shí),COMP pin電壓迅速下拉,回授開(kāi)始建立,震蕩時(shí)間在190mS以內(nèi),VREF基準(zhǔn)電壓從3.2V慢慢上升到3.5V,時(shí)間持續(xù)300mS,回授逐漸穩(wěn)定,從而實(shí)現(xiàn)VREF基準(zhǔn)軟啟動(dòng),讓輸出電壓無(wú)過(guò)沖現(xiàn)象。
LD7841 QR,QR-DCM,DCM混模工作模式
(a)
(b)
(c)
(d)
圖四 工作模式
1. TFL=1/FSW_LIMIT,TO1=~5uS. And TO2=~(TFL+125uS)。
2. 通過(guò)檢測(cè)FB pin不同上升VFBR電壓,IC可以工作QR或者DCM;如果QRD信號(hào)觸發(fā)在TO1時(shí)間后但TO2時(shí)間前,IC直接在第一個(gè)谷底導(dǎo)通,如圖四(a)所示。
3. 如果QRD信號(hào)觸發(fā)在TFL結(jié)束前,此時(shí)QRD觸發(fā)IC不會(huì)打開(kāi)MOS,等到TFL結(jié)束QRD信號(hào)再次觸發(fā),MOS會(huì)在TO1時(shí)間內(nèi)諧振谷底導(dǎo)通,如圖四(b)所示。
4. 如果QRD信號(hào)在TFL結(jié)束前都沒(méi)有觸發(fā),等TO1時(shí)間結(jié)束后MOS直接導(dǎo)通,如圖四(c)所示。
5. LD7841在一個(gè)半波內(nèi)可能會(huì)工作在QR,QR-DCM,DCM三種模式,通過(guò)混模及限頻方式可以改善重輕載效率,如圖四(d)所示。
LD7841功能及應(yīng)用說(shuō)明
FB (Pin1)功能: 輸出電壓偵測(cè)、QR切換偵測(cè)、最大導(dǎo)通時(shí)間設(shè)定、過(guò)電壓/欠電壓保護(hù),附加IC腳斷路及開(kāi)路保護(hù)
1. 輸出電壓偵測(cè)
圖五 FB電壓偵測(cè)
當(dāng)二次側(cè)電流剛好泄放到零時(shí),一次側(cè)諧振開(kāi)始,通嘉通過(guò)引入膝點(diǎn)偵測(cè)技術(shù),F(xiàn)B取樣轉(zhuǎn)折點(diǎn)波形電壓并保持到下一個(gè)開(kāi)關(guān)波形,這樣可以消除變壓器電流對(duì)二次側(cè)整流管VF受順向電流大小而影響,計(jì)算公式如下:
2. QR切換偵測(cè)
圖六 ZVS偵測(cè)
VFB檢測(cè)到輔助繞組電壓,當(dāng)電壓下降低于VQRD時(shí),變壓器電流降到零,QRD信號(hào)觸發(fā),驅(qū)動(dòng)會(huì)打開(kāi)MOS。
3. 最大導(dǎo)通時(shí)間設(shè)定
圖七 Ton MAX設(shè)定
當(dāng)VCC ≧ UVLO_ON及BNI已經(jīng)觸發(fā)時(shí),LD7841內(nèi)部吐出恒流源并延時(shí)一個(gè)時(shí)間檢測(cè)通過(guò)RFB_T產(chǎn)生的電壓來(lái)設(shè)定最大導(dǎo)通時(shí)間,設(shè)定參考表一:
表一 最大Ton時(shí)間設(shè)定
LD7841操作時(shí)會(huì)通過(guò)偵測(cè)HV Pin改變最大導(dǎo)通時(shí)間值進(jìn)而補(bǔ)償COMP pin 位準(zhǔn),補(bǔ)償電壓范圍在100VDC-420VDC,計(jì)算公式:
4. 過(guò)電壓保護(hù)
CH1:VVCC, CH2:VCOMP, CH3:VFB, CH4:VGATE
圖八 FB OVP保護(hù),OVP限值通過(guò)Rcs設(shè)定
在正常工作時(shí)如果RFB_UP電阻短路或者RFB_DOWN電阻開(kāi)路,一旦VFB電壓高于VFB_OVP_0(典型值4.0V)或者VFB_OVP_1(典型值4.2V),并連續(xù)檢測(cè)到4個(gè)周期,LD7841會(huì)觸發(fā)過(guò)電壓保護(hù)并立即關(guān)斷驅(qū)動(dòng)至IC重新啟動(dòng)1次后再觸發(fā)保護(hù),直到故障解除。
欠電壓保護(hù)
結(jié)論
本文主要講解了通嘉新一代原邊反饋恒壓方案LD7841,它采用SOP-8封裝,擁有快速啟動(dòng)、高效率、高PF、低THD等優(yōu)點(diǎn);采用膝點(diǎn)偵測(cè)技術(shù)讓輸出電壓更加準(zhǔn)確,而IC本身?yè)碛泻芏嗟谋Wo(hù)功能,能夠讓系統(tǒng)在異常發(fā)生時(shí)及時(shí)提供保護(hù)。透過(guò)以上的介紹,讓電源設(shè)計(jì)者對(duì)LD7841使用時(shí)更加熟悉跟了解,如有更進(jìn)一步的需求及想法,歡迎跟通嘉科技聯(lián)絡(luò)。
(來(lái)源:END,作者:通嘉FAE–郭龍劍)
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