前言

由于LED驅(qū)動電源常用交換式開關(guān)技術(shù)，此類產(chǎn)品對電力會有污染，造成電力線的利用率大幅降低，故IEC-61000-3-2: 2014要求25瓦以上的LED 燈具需要滿足諧波電流(Harmonic current )的標(biāo)準(zhǔn)。在滿載或是高負(fù)載情況下，LED 驅(qū)動電源本身就必須具備可以控制諧波電流(Harmonic current)的電路以符合標(biāo)準(zhǔn)。

 

依照EN 61000?3?2:2014國際標(biāo)準(zhǔn)對設(shè)備的分類： 

A類：

平衡的三相設(shè)備

家用電器，不包括列入D類的設(shè)備

工具，不包括便攜式工具；

白熾燈調(diào)光器；
 

音頻設(shè)備

未規(guī)定為B、C、D類的設(shè)備均視為A類設(shè)備。例如: 頻率轉(zhuǎn)換器，灶具，固定的木工設(shè)備，照明調(diào)光器，音響功放，低音炮，暖風(fēng)與調(diào)節(jié)。

 

B類：

便攜式工具；

不屬于專用設(shè)備的電弧焊設(shè)備。

例如:鉆孔機(jī)，電動錘，便攜式礦用設(shè)備，非專業(yè)電弧焊接設(shè)備。

 

C類：

照明設(shè)備. 例如: LED照明，LED路燈等照明設(shè)備。

 

D類：

功率不大于600W的下列設(shè)備；

個(gè)人計(jì)算機(jī)和個(gè)人計(jì)算機(jī)顯示器；

電視接收機(jī)。

 

例如: 個(gè)人計(jì)算機(jī)，平板計(jì)算機(jī)，筆記本計(jì)算機(jī)，電視。

 

本標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的傳導(dǎo)發(fā)射的要求是高達(dá)40次諧波。

 

Table 1. IEC-61000-3-2(2014) Table 2-Limits for Class C equipment

 

近年來對于智能燈具之發(fā)展，調(diào)光型電源將是未來的運(yùn)用技術(shù)趨勢，其調(diào)光基本方式如下:

 

Table 2. 調(diào)光系統(tǒng)之概念比較

 

 LED 驅(qū)動電源處于調(diào)光狀態(tài)時(shí)，是否還需滿足IEC-61000-3-2（2014）Table2的要求? 結(jié)論: 不是必需。原因1）. 現(xiàn)今標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范并沒有針對LED燈具于調(diào)光下的諧波電流條件限制，2）. 依市場智能產(chǎn)品分析比較LED 驅(qū)動于滿載和輕載（調(diào)光）下因諧波產(chǎn)生的電力系統(tǒng)損失來計(jì)算，發(fā)現(xiàn)調(diào)光下的電力損失還是會低于規(guī)范中滿載的電力損失，依據(jù)滿載條件下各諧波電流峰值的上限值做判斷基礎(chǔ)都可符合，故分析LED 驅(qū)動于輕載條件下并不一定要符合Harmonic current 諧波電流Table 2要求。 但未來智能照明時(shí)代的技術(shù)發(fā)展持續(xù)為主要課題之一。

 

積極推動高能效創(chuàng)新的通嘉科技，在智能調(diào)光運(yùn)用之電源設(shè)計(jì)需求上可提供一個(gè)高功率因數(shù), 高效率, 低諧波, 無頻閃，次級反饋的設(shè)計(jì)方案 -- LD7792S/N/O 系列產(chǎn)品。基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)如下:

 

FIG 1. LD7792S/N/O 之系統(tǒng)架構(gòu)圖標(biāo)

 

功率因數(shù)校正(PFC)之升壓轉(zhuǎn)換單元

目前世界主要國家和機(jī)構(gòu)都對LED驅(qū)動器在功率因數(shù)或總諧波失真上提出了相應(yīng)的規(guī)范，比如國際電工委員會提出的IEC 61000-3-2、歐盟的EN61000-3-2、日本的JIC-C-61000-3-2、中國的GB 17625.1等標(biāo)準(zhǔn)。美國“能源之星”對功率大于5 W等級的固態(tài)照明燈具都有功率因數(shù)的要求，家用驅(qū)動器功率因數(shù)需大于0.7，商用驅(qū)動器功率因數(shù)需大于0.9，而在路燈的應(yīng)用中，對功率因數(shù)的要求通常會大于0.95。

 

為了滿足高功率(60~150W) LED電源設(shè)計(jì)在功率因數(shù)以及諧波含量限制方面的要求，選用高效率之臨界導(dǎo)通模式(CRM)且采用導(dǎo)通時(shí)間補(bǔ)償技術(shù)來滿足諧波限制要求。其主功率單元具備精確的過流、過功率限制功能，為電路提供強(qiáng)固的保護(hù)功能。

 

主功率單元：準(zhǔn)諧振反激式提供高性價(jià)比、高能效及易處理EMI的選擇

主功率電源設(shè)計(jì)采用準(zhǔn)諧振反激式變換器(Flyback Converter)，由于能夠?qū)崿F(xiàn)零電壓開通，減少了開關(guān)損耗，降低了EMI 噪聲。

 

通嘉科技產(chǎn)品LD7792S/N/O采用準(zhǔn)諧振反激式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為主電源功率段提供了高性價(jià)比及可靠方案，為客戶在尺寸限制、待機(jī)要求及成本等設(shè)計(jì)考慮上提供了理想選擇，主要特性包括85kHz至120kHz的最高頻率工作限制；外部可調(diào)軟啟動時(shí)間及保護(hù)時(shí)間；~150 uA低待機(jī)電流；可選導(dǎo)通/關(guān)閉PFC控制單元來減少待機(jī)損耗。

 

待機(jī)電路

為了有效提高電源效率且不增加空間或成本下之降低產(chǎn)品待機(jī)功耗。LD7792S/N/O 提供低損耗的啟動序列，使外圍線路簡單且有成本優(yōu)勢。

 

恒壓恒流控制方案

精準(zhǔn)的恒壓恒流控制能夠保證LED顆粒之間發(fā)光均勻，從而更好地保證LED路燈壽命。通嘉科技也提供LD8105/LD8106/LD8115/LD8115A以實(shí)現(xiàn)二次側(cè)精準(zhǔn)的恒壓恒流控制。

 

通嘉科技典型150 W高能效、模擬調(diào)光、無頻閃 LED驅(qū)動電源方案參考設(shè)計(jì)

 

通嘉提供150 W功率的LED驅(qū)動電源(VLED=90V, ILED=1.44A) 配置參考設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)選用LD7792S/N/O (PFC+PWM) + LD8115/A(固定恒壓及可調(diào)整恒流之控制) +  LD8116A/B/C/D (三合一調(diào)光器訊號處理器)方案，可滿足以下特性：

 

AC 寬電壓輸入90至277 VAC或170至255VDC應(yīng)急電源直流輸入；

功率因數(shù)滿足大于0.92；

總諧波含量小于10%的要求；

滿載平均效率大于89%；

典型電流精度可達(dá)+/-3%。

 

除此之外，這參考設(shè)計(jì)還支持快速啟動，典型啟動時(shí)間小于500 ms，還提供可調(diào)整輸出電流且低電流紋波(無頻閃)之特點(diǎn)。

 

Chart 1. 總電流諧波失真( Total Harmonic Distortion)量測( VLED=90V, ILED=1.44A )

 

Chart 2. 功率因數(shù)(Power Factor)量測( VLED=90V, ILED=1.44A )

 

Chart 3. 效率(Efficiency)量測( VLED=90V, ILED=1.44A )