原创 消除由波动AC输入引起的LED闪烁

飞兆半导体公司 YB Park、Donghye Cho

摘要

在LED照明系统中，添加电路以改善PFC响应时间能够帮助消除由快速变化的AC输入电压引起的闪烁。

文章内容：

在LED照明系统中，AC输入电压的波动能够引起显著的闪烁。如果功率因素校正(PFC)块响应不够快，波动AC输入能够推动输出电压超出其正常范围并引起人眼能够察觉的照明输出变化。

添加一些简单的电路至PFC块能够帮助改善响应时间并消除闪烁问题。想法是增添过压保护，防止启动时发生闪烁，然后通过使用自动检测以感应AC输入关闭的时间在正常操作中限制AC开/关问题的发生。

防止过压条件

添加过压消除(OVE)至PFC块，帮助更轻松地对升高过快（尤其启动过程中）的电压作出反应。没有OVE块的话，如果PFC没有及时响应，输出电压和反馈控制之间就会存在间隙。由于输出电压达到其目标，反馈控制尝试降低控制值，但是因为它太慢，可能会产生过多的能量。添加OVE功能能够解决这个问题。当过多的升压电压超出目标时，保护启动并且PFC转换器作出快速反应。图1显示在有和没有附加OVE电路的情况下PFC控制器的输出响应。配备OVE的控制器在启动时有效消除过压条件的应力。

图1. 添加OVP功能在启动时消除过压应力。

自动检测AC不存在

虽然添加OVE功能能够消除启动时的闪烁，但是仍然可能发生AC输入电压波动在正常操作时引起闪烁。

在许多情况下，PFC控制器的电源电压(Vcc)由独立电源提供，例如备用电源设备，并且一个大型电容用于稳定IC的操作。这个设置能够引起PFC和IC操作的不匹配。例如，如果AC线路电压意外断开两个或三个AC线路周期，IC的Vcc可能保持继续可用但是PFC输出电压会降低，因为没有输入电源。结果，控制环路尝试补偿输出电压降并且控制电压达到其最大值。这个条件只要AC输入缺失就会持续，它和启动时没有OVE功能发生的条件相同或更糟。输出电压在过压水平和调节水平之间波动，引起显著的闪烁。添加检测是否存在输入电压的电路，然后连接该块至消除过冲的电路可以帮助解决问题。

看起来检查输入电压最简单的方式是直接检测AC电压，但是识别AC线路电压会有些复杂。输入电容可能改变AC输入波形，当AC线路电压从零改变至峰值，检测时间可能会有延迟。另外，检测AC线路电压可能要求指定一个附加的检测引脚，它可能对布局造成负担。将这些因素考虑进去，使用间接的检测实际上是更好的方法。

当使用一个在关键导通模式(CRM)中运行的PFC转换器时，有一个相对直接的方法设置AC线路电压的间接检测。零电流检测(ZCD)计时信号，反映辅助和电感绕组的组合，能够用于检测电感电流何时为零。

当AC线路电压缺失，非ZCD信号引起开关频率变得和低频振荡器相同，并且最大的导通时间持续重复。评估这些信号之间的关系使得了解AC线路电压是否存在变得可能。

AC输入电压消失期间，使用内部自动检测电路对条件进行计数并触发过冲消除可以准备电路等待AC输入电压何时返回。一旦AC输入电压恢复正常状态，OVE电路能够快速抵消输出过压条件。图2显示它的工作原理。

图2. 当AC线路电压打开和关闭时输出响应。

粉色波形是PFC输出电压，蓝色波形是AC输入电压。PFC输出电压通过AC输入显示现在的过冲，即使当AC输入打开和关闭时。

结论

启动过程中，使用OVE功能能够消除电压波动，在正常操作时，检测和管理的两步法可以在AC电压瞬时消失时预防闪烁。