自LED光源進入通用照明領域，逐漸取代傳統光源，日益占據照明的核心領域。其除了耗能少、無污染、不含汞、壽命長等優點外，可控性強是別于傳統光源的鮮明特點。隨著LED照明技術的應用成熟，可進行調光調色的特性使燈具不再只是照明的工具而已，它更能因應需求營造不同的燈光效果。此外，它與物聯網、智能控制領域高度的契合性在照明技術成熟的當前得以充分表現，也讓智慧照明藍海市場變為現實。

 

隨著LED照明應用廣泛，所以為了有健康舒適的照明環境，法規對LED燈具性能要求也越來越嚴格；在LED燈具初級階段，為了滿足PF與THD，考慮成本，室內照明大部分架構采用單級PFC，所以工頻紋波很大，采用手機拍攝有明顯看到水紋波，而此頻閃對人體產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，導致應用上的限制；另外若采用PFC+反激兩級式電路，可以滿足高PF與低紋波，但成本高；相對前面兩種架構，PSR CV+DC-DC這種架構應用而生，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，此設計優勢更加明顯，主要原因是待機時調光模塊供電及同時可支持多路DC-DC輸出（如圖一）。

近期歐盟也因應智能調光的廣泛也發布了新版諧波電流發射標準EN IEC 61000-3-2:2019,歐洲電工標準化委員會（CENCLEC）網站最新信息，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。其主要是照明設備要求有較大的差異，此標準適用于連接到公用電力系統的每相額定輸入電流不大于16A的設備，與舊版標準相比，標準中主要變化如下：

1. 更新額定功率≤25W的照明設備的諧波電流發射限值，以考慮新型照明設備

2. 增加5W分界線，照明設備小于5W無諧波電流發射限值

 

近年來隨著智能照明系統興起，光源可以進行調光調色，從而新標準規定了5W≤P≤25W照明設備需要增加諧波電流測試，涵括產品類別非常廣泛，包括櫥柜燈，球泡燈，調光型小夜燈等小功率的LED燈具。

 

通嘉PSR CV方案-LD7841

 

通嘉開發了新一代高功率因數原邊反饋恒壓方案LD7841,它采用變化導通時間及限頻操作模式，使系統輕易達到相關要求；輸出電壓采用原邊回授并做膝點取樣，讓輸出電壓更加精準；為了全電壓范圍開機時間小于0.5秒要求, 內置高壓啟動及采用軟啟動邏輯，使輸出電壓開機期間無過沖現象；新型THD補償機制及導通時間監控，使系統能維持高功因（PF>0.9）及低電流諧波（THD<20%）并維持待機時功耗小于0.5W等電氣要求；另外, LD7841具有完善的保護功能，包括BNI/BNO, VCC OVP, FB OVP, OLP, OSCP, SDSP..等，典型應用如下：

 

圖二 典型應用

 

 

LD7841 恒壓軟啟動工作邏輯

 

CH1:VVCC,CH2:VCOMP,CH4:VOUTPUT

 

圖三 VREF啟動時序

 

當VCC > UVLO_ON時，IC確定IC內部各個邏輯正常后，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，此時內部VREF基準電壓限制為3.2V，當VFB檢測電壓為3.2V時，COMP pin電壓迅速下拉，回授開始建立，震蕩時間在190mS以內，VREF基準電壓從3.2V慢慢上升到3.5V，時間持續300mS,回授逐漸穩定，從而實現VREF基準軟啟動，讓輸出電壓無過沖現象。

 

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FB pin不同上升VFBR電壓，IC可以工作QR或者DCM；如果QRD信號觸發在TO1時間后但TO2時間前，IC直接在第一個谷底導通，如圖四（a）所示。

3. 如果QRD信號觸發在TFL結束前，此時QRD觸發IC不會打開MOS，等到TFL結束QRD信號再次觸發，MOS會在TO1時間內諧振谷底導通，如圖四（b）所示。

4. 如果QRD信號在TFL結束前都沒有觸發，等TO1時間結束后MOS直接導通，如圖四（c）所示。

5. LD7841在一個半波內可能會工作在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功能及應用說明

FB (Pin1)功能: 輸出電壓偵測、QR切換偵測、最大導通時間設定、過電壓/欠電壓保護，附加IC腳斷路及開路保護

 

1. 輸出電壓偵測

 

圖五 FB電壓偵測

 

當二次側電流剛好泄放到零時，一次側諧振開始，通嘉通過引入膝點偵測技術，FB取樣轉折點波形電壓并保持到下一個開關波形，這樣可以消除變壓器電流對二次側整流管VF受順向電流大小而影響，計算公式如下：
 

 

2. QR切換偵測

 

圖六 ZVS偵測

 

VFB檢測到輔助繞組電壓，當電壓下降低于VQRD時，變壓器電流降到零，QRD信號觸發，驅動會打開MOS。

 

3. 最大導通時間設定

 

圖七 Ton MAX設定

 

當VCC ≧ UVLO_ON及BNI已經觸發時，LD7841內部吐出恒流源并延時一個時間檢測通過RFB_T產生的電壓來設定最大導通時間，設定參考表一：

 

表一 最大Ton時間設定

 

LD7841操作時會通過偵測HV Pin改變最大導通時間值進而補償COMP pin 位準，補償電壓范圍在100VDC-420VDC，計算公式：

 

 

4. 過電壓保護

 

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

 

 

圖八 FB OVP保護，OVP限值通過Rcs設定

 

在正常工作時如果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），并連續檢測到4個周期，LD7841會觸發過電壓保護并立即關斷驅動至IC重新啟動1次后再觸發保護，直到故障解除。

欠電壓保護

 

 

 

 

 

 

 

結論

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、高效率、高PF、低THD等優點；采用膝點偵測技術讓輸出電壓更加準確，而IC本身擁有很多的保護功能，能夠讓系統在異常發生時及時提供保護。透過以上的介紹，讓電源設計者對LD7841使用時更加熟悉跟了解，如有更進一步的需求及想法，歡迎跟通嘉科技聯絡。

（來源：END,作者：通嘉FAE–郭龍劍）