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創新的數字LED驅動器解決方案

星之球激光 來源:意法半導體(ti) 公司2013-04-25 我要評論(0 )   

意法半導體(ti) 提出一個(ge) 能夠滿足照明要求的高成本效益的街道照明平台解決(jue) 方案。該方案具有優(you) 異的性能、超高能效(全負荷時總體(ti) 能效大於(yu) 91% )、完整的防失效管理(過流保護...

        意法半導體(ti) 提出一個(ge) 能夠滿足照明要求的高成本效益的街道照明平台解決(jue) 方案。該方案具有優(you) 異的性能、超高能效(全負荷時總體(ti) 能效大於(yu) 91%)、完整的防失效管理(過流保護、過壓保護和短路保護)功能。

該平台由兩(liang) 大部分組成:電源部分與(yu) 電流控製器。其中,電流控製器是一個(ge) 數字電流控製器。電源電路的最大輸出功率達到130W (48V2.7A),該電路由兩(liang) 級電路組成:基於(yu) L6562AT的前端功率因數校正器(PFC)和基於(yu) L6599ATLLC諧振轉換器。

這個(ge) 設計的特點如下:

擴展的歐洲輸入交流電壓範圍 (177277VAC,頻率 4555 Hz)

超高能效(全負載是93.85%)免除了對散熱器的需求;

無電解電容器,長久可靠;

符合EN61000-3-2 Cl a s s-C (交流諧波)EN55022-Class-B(EMI)EN60950的雙絕緣 (SELV)標準。

電流控製器的核心是采用一個(ge) 以地線為(wei) 參考的電流檢測方法,這個(ge) 算法是由一個(ge) 通用微控製器實現的,能夠調整反向降壓轉換器的輸出電流。該解決(jue) 方案無需差分放大器或誤差放大器,更不需要網絡濾波器以及其它的外部無源器件。

該反向降壓拓撲的模式為(wei) 連續導通模式(CCM),選擇CCM模式的原因是反向降壓拓撲的功率開關(guan) 與(yu) 地線相連,而不是像標準降壓拓撲那樣連接上橋臂開關(guan) 。因此,在這個(ge) 解決(jue) 方案中,可直接使用微控製器驅動一個(ge) 邏輯電平(5V)或超邏輯電平(3.3V)功率開關(guan) ,無需任何柵極驅動級,這使總體(ti) 解決(jue) 方案變得簡單且成本低廉。圖1所示是完整的照明解決(jue) 方案。

 


 

靈活性是這個(ge) 解決(jue) 方案的研發目的,從(cong) 低功率、低壓到大功率、高壓,該解決(jue) 方案可單獨驅動最多16個(ge) 輸出通道。意法半導體(ti) 擁有街道照明專(zhuan) 用產(chan) 品組合,因此,該解決(jue) 方案讓設計人員隻使用一個(ge) 拓撲就能覆蓋各種不同的LED驅動係統。

均流檢測:專(zhuan) 用的微控製器外設

電流控製是這個(ge) 平台的與(yu) 眾(zhong) 不同之處。該解決(jue) 方案利用微控製器外設(高分辨率定時器和快速模數轉換器)來管理電流控製過程。

觸發器/時鍾控製器是定時器架構的組件之一,模數轉換器觸發電路是觸發器/時鍾控製器內(nei) 置的一個(ge) 特殊功能,通過TRGO信號可以管理模數轉換器的四個(ge) 觸發信源事件(Reset,Enable, Up/Down, Count)。

在這個(ge) 架構內(nei) ,有一個(ge) 與(yu) PWM周期中心對準的三角形載波,當達到最大計算值時,該三角形載波利用TRGO信號觸發模數轉換器,這個(ge) 最大值正好是導通時間(Ton/2)波形周期的中間。如果能夠保證連續導通模式運行,這個(ge) 觸發操作與(yu) 隨後的模數轉換過程將會(hui) 計算出均流值,而不是在電流增大期間通過軟件處理過程來估算均流。

這個(ge) 觸發功能嵌在定時器架構內(nei) ,因為(wei) 在轉換數據能夠用於(yu) 電流回路通過標準PI控製器調整電流前,轉換操作都是由軟件管理的,所以不會(hui) 給CPU增加負荷。

此外,Ton/2電流值不受開關(guan) 操作的影響,因為(wei) 沒有阻容濾波器引起的延時,所以電流檢測精度不再是問題。

一旦轉換操作結束,電流控製立即逐個(ge) 通道地每3個(ge) PWM周期執行一次轉換結束中斷服務處理程序,以確保適合的控製器帶寬。為(wei) 最大限度地減少因控轉換時間造成的通道之間電流失匹,當控製器對其中一個(ge) 通道進行轉換和調整操作時,同時還利用不同的采樣時間控製其餘(yu) 的通道。#p#分頁標題#e#

為(wei) 了在白天改變輸出光通量,調整照明係統的總體(ti) 亮度,該平台還在LED整流電路內(nei) 增加調光功能。

為(wei) 了全麵地分析采用反向降壓轉換器拓撲實現的數字電流控製器,圖4對能效與(yu) 電流負載進行了對比分析。在全負載時,四條通道可實現 97%的總能效,這可滿足主要的節能要求。

最後,過壓保護、過流保護和LED短路保護(有維修人員檢修的應用情景)進一步完善了這個(ge) 街道照明平台的性能和市場競爭(zheng) 力。該平台的優(you) 點包括:可以輕鬆實現116路輸出通道,用軟件和靈活的數字控製器控製的1W3W或大功率LED的電源模塊,為(wei) 可調光的多燈串架構的高能效街道照明係統提供最佳的解決(jue) 方案。

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