照明用LED驱动电源设计基础(三):功率因数校正、能效与标准

2017-03-16 70 0

一、功率因数校正

美国能源部“能源之星”固态照明(SSL)规范规定任何功率等级皆须提供功率因数校正(PFC),适用于嵌灯、橱柜灯、台灯等产品:住宅应用LED驱动器功率因数须大于0.7,商业应用须大于0.9(属自愿性标准)。欧盟IEC61000-3-2谐波含量标准规定功率大于25W的照明应用的总谐波失真(THD)上限。

PFC分无源与有源两类。无源PFC体积较大、需额外元件改善电流波形,功率因数约0.8或更高;5~40W较低功率应用中,反激式拓扑只需无源元件及少量电路改动即可实现高于0.7的功率因数。有源PFC通常作为独立功率转换段,提供升压功能:交流100~277Vac宽输入下PFC输出电压达450~480Vdc,设计恰当能效可达91%~95%;但增加有源PFC后仍需专门DC-DC转换实现电流稳流。

二、能效问题

LED照明能效须结合功率输出考虑。“能源之星”规定照明器具级能效,不涉及单独驱动器;其2.0版外部电源规范(2008年11月生效)要求标准工作模式最低能效87%、低压模式86%,功率大于100W才要求PFC。提高AC-DC转换能效涉及成本、尺寸、性能与能效的折衷:更高质量元件、更低RDSon可降低损耗;降低开关频率改善能效但增大尺寸;谐振拓扑能效更高但增加设计与元件复杂度;限定较窄的功率及电压范围有助于优化能效。

三、驱动器标准

欧盟IEC61347-2-13(5/2006)针对交直流供电LED模块的要求包括:最大安全特低电压(SELV)工作输出电压≤25Vrms(35.3Vdc);不同故障条件下安全工作;故障时不冒烟或易燃。ANSI C82系列LED驱动器规范制定中。安全性须遵从UL、CSA等标准,如UL1310(Class 2)、UL60950、UL1012。LED照明设计还涉及产品寿命周期与可靠性问题。

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