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需要大量LED的路灯照明方案第II部分背光照明快速成长将主导路灯照明技术

发布时间:2020-07-01 02:14:40 阅读: 来源:橡胶地砖厂家

本系列的第 I 部分阐释了电子工程师在使用 50~200 个1W LED进行 路灯设计时所面临的主要挑战。这些挑战包括:将总输出电压控制在某个安全限定范围内,使串并联 LED 阵列中各串之间的电流相同、保证LED 发生故障时的可靠性以及控制 EMI(会随着总功率的增加而变得难以控制)。

本文引用地址:其中还介绍了将降压稳压器用作每串 LED 恒流源的标准概念及其优缺点。第 I 部分的结论是:只要提高功率,背光照明的常用系统架构便可应用于路灯照明。例如,图 1 所示的六通道背光照明控制器 LM3432,能以高达 80V 的输出电压驱动每个通道高达 40 mA 的电流。基于每个LED的最大前向电压VF,LM3432可为每个通道的20~25个LED(总计120 ~150 个 LED)供电。该值是笔记本电脑的 LCD显示屏背光应用中所需的典型的数量值,而该领域是该产品的主打市场之一。

动态余量控制

LM3432 的每个通道均为配置成恒流下沉的线性稳压器。线性稳压器对于提高功率效率没有明显效果,所以为了有效地给 LED 供电,LM3432搭配了开关稳压器(图 1 中的 SMPS),用于为 LED 提供电源电压,更重要的是接收来自LM3432的指令以动态调整 VO,使跨越每个线性稳压器的电压永远最低。VO 的调整基础是参照各串中电压最高的通道。即使是已针对前向电压进行分级的 LED 也会表现出一些差异,而且由于热量原因,目前未针对VF中的压降进行分级。具有最高 LED 串总电压的通道,是最接近线性稳压器电流下沉的压差电压值的通道。此通道会将来自主电源的电压控制在刚好不受压降影响的范围内。作为“主通道”的通道可以并确实地会动态更改,因此称为动态电压调整功能 (DHC)。DHC 可将整个系统的功率效率提高至 90% 以上,使其成为直接驱动 LED 的开关稳压器的强大竞争对手。

超越多个降压稳压器的优点

与第 I 部分中详细介绍的多个降压稳压器解决方案相比,利用可变输出电压为一系列线性稳压器供电的单个大型开关稳压器具有多个优点,其在移动电话、笔记本电脑及 GPS 设备中,所需的物理空间与成本都较低。将其应用到以 350 mA 电流驱动 50~200个 1W LED 的路灯照明系统中,在 EMI(电磁干扰)与拍频方面的优势将尤为显著。虽然为 LM3432 等背光照明芯片供电的升压稳压器使用的是经过严格滤波的直流输入,但路灯照明与 HPWA 应用是通过交流电源来驱动。这使主要电源受许多法律要求的制约。虽然安全与功率因数校正都非常重要,但在电子产品上市时必须遵循的所有法规中,要求最严格的通常是管制 EMI 的相关法规。图 2 示意了对于共有 4 串、每串各有 14 个 LED 的系统(总电压控制在 60VDC 以下),多个降压稳压器方案将需要 5 个开关稳压器。依据总输出功率,AC-DC 部分可能会如同经过功率因数校正的单级反激稳压器一样简单。为了提高效率,此类稳压器的开关频率很少超过 200 kHz。但每个降压稳压器很可能会以 500 kHz 等较高频率工作,以减小输出电感器的大小。这样,系统中便已经存在具有不同滤波需求的两种开关频率。如第 I 部分所述,若未在每个降压 LED 驱动器之间进行频率同步,则可能会存在拍频 EMI,因为每个降压稳压器会工作在稍微不同的频率下。

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