电子阔少

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单级PFC消除工频纹波的解决方案

2021-4-16 21:16:25 显示全部楼层

单级PFC设计由于输入滤波电容较小,会产生一些和电网频率相关的闪烁。闪烁的大小取决于电网频率、转换器输出电流的交流振幅、输出电容的大小、光输出与电流的关系和 LED 灯串的动态电阻等。

  转换器输出电流的波形和功率因数有关。

  要减少在单级高功率因数校正的 LED 驱动器中 100/120Hz 的闪烁,就必须减少 LED 电流纹波。以下为几种可能的方式

  1. 减少转换器输出电流的峰至峰振幅

  。

  这可以借着降低设计的功率因数、增加输入电容、增加电流反馈回路的速度等而达到。这样一来, PF (power factor) 和 THD (Total Harmonic Distortion) 可能都无法符合要求,这个解决方案通常只用于低功率设计中。

  2. 增加输出电容。

  为减小纹波至非常低的水平,就必须要有一个非常大的电容器,如此即增加了成本和体积。

  3. 增加 LED 灯串的动态电阻。

  可以选择有较高 RDYNAMIC的 LED,或使 LED 工作在 I/V 曲线较低的区域。也可以在 LED 灯串上再串联一电阻,然而这将增加额外的功耗,也会降低转换器的效率。

  4. 使用一个线性后调节,

  来消除输出电压纹波,从而减小 LED 的电流纹波。

  我将重点介绍第四点,使用一个简单的电路方案来解决LED纹波:

   145719824.png

   145740746.png

  如上图所示,可以使用NPN或者PNP来设计LED去纹波电路。

  上图的电路是一个自给偏压的射极跟随器。

  利用达林顿组态,可以使得基极的阻抗维持相当高,所以只需很小的电容即可过滤 100Hz的纹波。这个电路可以使用 NPN 晶体管放在 VOUT 端来实现,或者使用 PNP 晶体管放在 GND 端实现。

  加上这样的电路可将 LED 电流纹波降到非常低的值,甚至接近 0%。这种消除 LED 电流纹波电路的缺点是会有额外的功耗消耗在 Q2 上,因而降低了 LED 驱动器的效率。在 Q2 上的功耗可以由 (VOUTPP/2 +1.2V)*ILED 来估算。



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