自LED光源進(jìn)入通用照明領(lǐng)域，逐漸取代傳統(tǒng)光源，日益占據(jù)照明的核心領(lǐng)域。其除了耗能少、無污染、不含汞、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)外，可控性強(qiáng)是別于傳統(tǒng)光源的鮮明特點(diǎn)。隨著LED照明技術(shù)的應(yīng)用成熟，可進(jìn)行調(diào)光調(diào)色的特性使燈具不再只是照明的工具而已，它更能因應(yīng)需求營(yíng)造不同的燈光效果。此外，它與物聯(lián)網(wǎng)、智能控制領(lǐng)域高度的契合性在照明技術(shù)成熟的當(dāng)前得以充分表現(xiàn)，也讓智慧照明藍(lán)海市場(chǎng)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

 

隨著LED照明應(yīng)用廣泛，所以為了有健康舒適的照明環(huán)境，法規(guī)對(duì)LED燈具性能要求也越來越嚴(yán)格；在LED燈具初級(jí)階段，為了滿足PF與THD，考慮成本，室內(nèi)照明大部分架構(gòu)采用單級(jí)PFC，所以工頻紋波很大，采用手機(jī)拍攝有明顯看到水紋波，而此頻閃對(duì)人體產(chǎn)生的影響也逐步引起的重視。為了滿足無頻閃要求，最初都是輸出通過加去頻閃電路，但此電路弊端就是損耗效率，輸出電流越大，損耗越大，導(dǎo)致應(yīng)用上的限制；另外若采用PFC+反激兩級(jí)式電路，可以滿足高PF與低紋波，但成本高；相對(duì)前面兩種架構(gòu)，PSR CV+DC-DC這種架構(gòu)應(yīng)用而生，在既可以滿足高PF與低紋波情況下，成本上也介于二者之間，而隨著智能照明的興起，此設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)更加明顯，主要原因是待機(jī)時(shí)調(diào)光模塊供電及同時(shí)可支持多路DC-DC輸出（如圖一）。

近期歐盟也因應(yīng)智能調(diào)光的廣泛也發(fā)布了新版諧波電流發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)EN IEC 61000-3-2:2019,歐洲電工標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)（CENCLEC）網(wǎng)站最新信息，該版本最快將于2022年3月1日替代目前使用的版本IEC 61000-3-2:2014。其主要是照明設(shè)備要求有較大的差異，此標(biāo)準(zhǔn)適用于連接到公用電力系統(tǒng)的每相額定輸入電流不大于16A的設(shè)備，與舊版標(biāo)準(zhǔn)相比，標(biāo)準(zhǔn)中主要變化如下：

1. 更新額定功率≤25W的照明設(shè)備的諧波電流發(fā)射限值，以考慮新型照明設(shè)備

2. 增加5W分界線，照明設(shè)備小于5W無諧波電流發(fā)射限值

 

近年來隨著智能照明系統(tǒng)興起，光源可以進(jìn)行調(diào)光調(diào)色，從而新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了5W≤P≤25W照明設(shè)備需要增加諧波電流測(cè)試，涵括產(chǎn)品類別非常廣泛，包括櫥柜燈，球泡燈，調(diào)光型小夜燈等小功率的LED燈具。

 

通嘉PSR CV方案-LD7841

 

通嘉開發(fā)了新一代高功率因數(shù)原邊反饋恒壓方案LD7841,它采用變化導(dǎo)通時(shí)間及限頻操作模式，使系統(tǒng)輕易達(dá)到相關(guān)要求；輸出電壓采用原邊回授并做膝點(diǎn)取樣，讓輸出電壓更加精準(zhǔn)；為了全電壓范圍開機(jī)時(shí)間小于0.5秒要求, 內(nèi)置高壓?jiǎn)?dòng)及采用軟啟動(dòng)邏輯，使輸出電壓開機(jī)期間無過沖現(xiàn)象；新型THD補(bǔ)償機(jī)制及導(dǎo)通時(shí)間監(jiān)控，使系統(tǒng)能維持高功因（PF>0.9）及低電流諧波（THD<20%）并維持待機(jī)時(shí)功耗小于0.5W等電氣要求；另外, LD7841具有完善的保護(hù)功能，包括BNI/BNO, VCC OVP, FB OVP, OLP, OSCP, SDSP..等，典型應(yīng)用如下：

 

圖二 典型應(yīng)用

 

 

LD7841 恒壓軟啟動(dòng)工作邏輯

 

CH1:VVCC,CH2:VCOMP,CH4:VOUTPUT

 

圖三 VREF啟動(dòng)時(shí)序

 

當(dāng)VCC > UVLO_ON時(shí)，IC確定IC內(nèi)部各個(gè)邏輯正常后，COMP pin電壓迅速爬升至VCMP_OPEN=4.7V，Ton開最大打出能量，讓輸出電壓迅速建立，此時(shí)內(nèi)部VREF基準(zhǔn)電壓限制為3.2V，當(dāng)VFB檢測(cè)電壓為3.2V時(shí)，COMP pin電壓迅速下拉，回授開始建立，震蕩時(shí)間在190mS以內(nèi)，VREF基準(zhǔn)電壓從3.2V慢慢上升到3.5V，時(shí)間持續(xù)300mS,回授逐漸穩(wěn)定，從而實(shí)現(xiàn)VREF基準(zhǔn)軟啟動(dòng)，讓輸出電壓無過沖現(xiàn)象。

 

LD7841 QR,QR-DCM,DCM混模工作模式

 

（a）       

（b）

（c） 

    

（d）

圖四 工作模式

 

1. TFL=1/FSW_LIMIT,TO1=~5uS. And TO2=~(TFL+125uS)。

2. 通過檢測(cè)FB pin不同上升VFBR電壓，IC可以工作QR或者DCM；如果QRD信號(hào)觸發(fā)在TO1時(shí)間后但TO2時(shí)間前，IC直接在第一個(gè)谷底導(dǎo)通，如圖四（a）所示。

3. 如果QRD信號(hào)觸發(fā)在TFL結(jié)束前，此時(shí)QRD觸發(fā)IC不會(huì)打開MOS，等到TFL結(jié)束QRD信號(hào)再次觸發(fā)，MOS會(huì)在TO1時(shí)間內(nèi)諧振谷底導(dǎo)通，如圖四（b）所示。

4. 如果QRD信號(hào)在TFL結(jié)束前都沒有觸發(fā)，等TO1時(shí)間結(jié)束后MOS直接導(dǎo)通，如圖四（c）所示。

5. LD7841在一個(gè)半波內(nèi)可能會(huì)工作在QR，QR-DCM，DCM三種模式，通過混模及限頻方式可以改善重輕載效率，如圖四（d）所示。

 

LD7841功能及應(yīng)用說明

FB (Pin1)功能: 輸出電壓偵測(cè)、QR切換偵測(cè)、最大導(dǎo)通時(shí)間設(shè)定、過電壓/欠電壓保護(hù)，附加IC腳斷路及開路保護(hù)

 

1. 輸出電壓偵測(cè)

 

圖五 FB電壓偵測(cè)

 

當(dāng)二次側(cè)電流剛好泄放到零時(shí)，一次側(cè)諧振開始，通嘉通過引入膝點(diǎn)偵測(cè)技術(shù)，F(xiàn)B取樣轉(zhuǎn)折點(diǎn)波形電壓并保持到下一個(gè)開關(guān)波形，這樣可以消除變壓器電流對(duì)二次側(cè)整流管VF受順向電流大小而影響，計(jì)算公式如下：
 

 

2. QR切換偵測(cè)

 

圖六 ZVS偵測(cè)

 

VFB檢測(cè)到輔助繞組電壓，當(dāng)電壓下降低于VQRD時(shí)，變壓器電流降到零，QRD信號(hào)觸發(fā)，驅(qū)動(dòng)會(huì)打開MOS。

 

3. 最大導(dǎo)通時(shí)間設(shè)定

 

圖七 Ton MAX設(shè)定

 

當(dāng)VCC ≧ UVLO_ON及BNI已經(jīng)觸發(fā)時(shí)，LD7841內(nèi)部吐出恒流源并延時(shí)一個(gè)時(shí)間檢測(cè)通過RFB_T產(chǎn)生的電壓來設(shè)定最大導(dǎo)通時(shí)間，設(shè)定參考表一：

 

表一 最大Ton時(shí)間設(shè)定

 

LD7841操作時(shí)會(huì)通過偵測(cè)HV Pin改變最大導(dǎo)通時(shí)間值進(jìn)而補(bǔ)償COMP pin 位準(zhǔn)，補(bǔ)償電壓范圍在100VDC-420VDC，計(jì)算公式：

 

 

4. 過電壓保護(hù)

 

CH1:VVCC, CH2:VCOMP, CH3:VFB, CH4:VGATE

 

 

圖八 FB OVP保護(hù)，OVP限值通過Rcs設(shè)定

 

在正常工作時(shí)如果RFB_UP電阻短路或者RFB_DOWN電阻開路，一旦VFB電壓高于VFB_OVP_0（典型值4.0V）或者VFB_OVP_1（典型值4.2V），并連續(xù)檢測(cè)到4個(gè)周期，LD7841會(huì)觸發(fā)過電壓保護(hù)并立即關(guān)斷驅(qū)動(dòng)至IC重新啟動(dòng)1次后再觸發(fā)保護(hù)，直到故障解除。

欠電壓保護(hù)

 

 

 

 

 

 

 

結(jié)論

本文主要講解了通嘉新一代原邊反饋恒壓方案LD7841，它采用SOP-8封裝，擁有快速啟動(dòng)、高效率、高PF、低THD等優(yōu)點(diǎn)；采用膝點(diǎn)偵測(cè)技術(shù)讓輸出電壓更加準(zhǔn)確，而IC本身擁有很多的保護(hù)功能，能夠讓系統(tǒng)在異常發(fā)生時(shí)及時(shí)提供保護(hù)。透過以上的介紹，讓電源設(shè)計(jì)者對(duì)LD7841使用時(shí)更加熟悉跟了解，如有更進(jìn)一步的需求及想法，歡迎跟通嘉科技聯(lián)絡(luò)。

（來源：END,作者：通嘉FAE–郭龍劍）