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LED调光方法与改善节能措施解析

2013-12-21 00:05
林契于宸
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  调节LED的光亮最主要的方法是采用boost和buck-boost快速PWM调光:PMW调光不适合boost调节器和任何Buck-Boost拓补。因为在持续传导模式中,每个调节器都展示了一个右半平面零。这就很难达到时钟调节器所需要的高控制环带宽。由于右面平面零使用滞后控制,很难在Boost或者Buck-Boost中实现。此外,Boost调节器不允许出现输出电压低于输入电压。对于此条件的实现,需一输出端口短电路予以支持,且还需要运用一并联,利用FET进行在实现调光有些不太现实。这个条件需要一个输入端短电路并且使利用一个并联FET,在Buck-Boost拓扑中实现调光存在着一定的困难性,因为其实现需要一个输出电容或输出短电路中未受控制的输入电感电流。从现实层面来讲真正需要快速PWM调光的时候,最好的解决方案是构建一二级系统,利用一个Buck调节器来作为第二LED驱动级。如果空间和成本不允许的时候,最好的方式就是设置一个串联开关(如图二所示)。

  通过图二可以发现,LED电流可以被即时切断。此外在运行中还应这种考虑到系统的回应,以此来讲此开路即成为了一快速的外部退荷状态其有效的就反馈环进行了断开,促使了调节器输出电压区域上升态势。同时为避免因过压导致失败,需要进行设置输出钳制电路和/或误差放大器。而钳制电路很难利用外部电路实现,因此,串联FET调光只能采取以专用的Boost/Buck-Boost LED驱动IC来进行实现。

  通过现实对比,在实现同等照度的情况下,笔者预估PWM会具有一定优势。对于LED光源的单纯控制,需要自设计初期即小心认真对待。光源如果越是复杂,那么便越需要利用PWM调光,所以系统设计者需要谨慎思考LED驱动拓扑。另外Buck调节器为PWM调光方面提供了很多优势。如果调光频率必须很高或者信号转换率必须很快的话,那么Buck调节器无疑就是最好的选择。

  同时为避免调光信号出现闪烁或抖动,PWM调光频率必须大于100赫兹,为了进一步的降低噪声和辐射,高端照明系统通常会要求调光频率达到几万赫兹。但是此动作即会产生不良影响,驱动调光的范围将大幅缩小,从而降低系统的最大亮度。

  tSU和tSD指电感器电流上升至所需LED电流,并将电流下降到零电流所需的时间,这与LED的驱动器的传动特性有很大的关系。要想在低调光频率下提供较大的调光范围,就应该使用调光方案。但是,调光延迟度如果比较大的话,增加调光频率回使调光范围明显降低。

  因为驱动器控制环路的动态响应是有限制的,所以采用固定频率的LED驱动器的并行调光的范围不会显著增加。

  PWM调光又分为降压和升压两种方式,降压方式又包含恒频、滞回、恒关断,Sub-Harmonics Osccillation(次谐波震荡)一般发生在降压式架构(Buck)在占空比超过50%的时候,原因是TOFF时间变短,造成芯片内部没有足够时间反应,造成震荡。SQ9910针对这个问题在内部提供特殊设计,是目前世面上同等级的芯片唯一能够解决这个问题的方案。有了这个解决方案,客户系统设计时就可以比较有弹性。输入电压30伏的时候输出电压范围可以从6V到23.6V,占空比高达91.4%,输出可以串23.6/3.3=7颗。同样的,在输入越高的时候可以串接的数目也可以同比增加。

  三、结束语

  LED有两种调控光亮的途径:即调光的模拟化和数字化。调光的模拟化是通过改变LED中的电流回路以达到目的。调光数字化又称为脉宽调变,在科学技术日新月异的未来,数字化的调光方式将受到人们越来越多的青睐,它能够更加细致地改变LED中的电流结构。科技改变生活,如果现在运用成熟的技术将推动电子电力领域向前发展。

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