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基于單級PFC控制器UCC28810的LED照明電源
摘要: UCC28810是一種需要功率因數校正( PFC )的低到中功率流明應用的LED 普通照明電源控制器。該文介紹了UCC28810的引腳功能和特點以及基于UCC28810的LED照明電源電路。
Abstract:
Key words :

  0 引言

  LED技術及其應用的發展超過幾年前業界的預期, 目前LED已經開始步入普通照明領域。在中國大陸的LED公共照明方面, LED 路燈和公路隧道燈的應用走在世界的前列。從全球的情況來看, LED 普通照明驅動電路要采用工頻市電電源供電(即離線式驅動電路)。就其拓撲結構而言, 主要是隔離型反激式轉換器開關電源方案。對于200W 以上的LED 路燈, 則選擇雙電感單電容( LLC )半橋諧振拓撲。在100W 以下的LED 照明驅動電源中, 單級PFC 反激式電路拓撲是最佳解決方案。德州儀器( TI)公司推出的UCC28810普通照明電源控制器, 不僅支持單級PFC 反激式變換器和Triac 調光, 同時還支持兩級PFC 電源拓撲。

  1 UCC28810引腳功能和特點

  1. 1 UCC28810封裝與引腳功能

  UCC28810采用8引腳SO IC 封裝, 引腳排列如圖1所示。

圖1 UCC28810引腳排列

圖1 UCC28810引腳排列

  為了正確應用UCC28810, 必須了解其各個引腳功能, 見表1。

表1 UCC28810引腳功能

表1 UCC28810引腳功能

 1. 2 UCC28810的主要特點

  UCC28810是一種單級PFC 離線式LED 照明電源控制器, 可以控制臨界導通模式( C rM ) 操作的反激、降壓( buck)或升壓( boost)變換器, 能夠與傳統墻上調光器接口。UCC28810含有一個用于反饋誤差處理的跨導電壓放大器、一個用來產生與輸入電壓成正比的電流指令的電流參考發生器、一個電流傳感比較器、PWM 邏輯及驅動外部功率MOSFET 的驅動器。

  UCC28810提供過電壓保護( OVP)、反饋開路保護和使能( enable)電路。

  UCC28810的VDD導通門限電壓是15. 6 V, 欠壓關斷門限電平是9. 7 V, 鉗位電壓為19 V, 靜態工作電流為4mA。

  UCC28810用于控制LED 普通照明驅動電源, 應用領域有工業照明、商業照明、住宅照明以及街道、道路、停車場照明和建筑與裝飾照明。

  2 基于UCC28810的34W單級PFC反激式LED恒流驅動電源

  基于UCC28810的34W 單級PFC反激式LED 恒流驅動電源電路如圖2所示。這種帶PFC 的隔離型單級反激式離線LED 驅動電路的AC 輸入電壓范圍為180~ 265 V, 輸出DC 電壓為10 ~ 48 V, 輸出恒流為700mA, 可以驅動3~ 13個串聯連接的LED, 最大輸出功率為34 W , 效率達90%, 線路功率因數PF> 0. 9。

圖2 基于UCC28810的34W 單級PFC反激式LED恒流驅動電源

圖2 基于UCC28810的34W 單級PFC反激式LED恒流驅動電源

  在圖2中, 輸入端F1 為保險絲, L 1、L 2和C 3、C 1為輸入EM I濾波器, D1 是橋式整流器, D2、D3、R 9、R 14、R 19、C 9組成輸入電壓檢測電路, R 1和R 4是U2(UCC28810D) 引腳VDD 上的啟動電阻, R 8、D7、C 7、D 8、R 7、Q1和D6、C6等組成U 2(引腳VDD )偏置穩壓電源電路, Q 2為初級功率開關, 變壓器初級繞組( T1的引腳之間)上并接的R 2、R 3、C 2、D4組成Q2漏極上RCD 型鉗位電路, Q2源極上串聯的R 23為初級電流傳感電阻, T1偏置繞組( 端)同時提供變壓器零能量( TZE )檢測信號(經R 21、R 20、C 12傳送至U2的TZE 引腳)。

  D5、C 4 和C 5組成次級整流濾波電路。R 5 為輸出電流傳感電阻, U1(U1B+ U1A )作為電流感測放大器使用, 執行輸出恒流調節。U 3為光電耦合器, 對次級到初級的反饋起隔離作用。T1次級引腳之間的繞組及D9、R 18、D12、Q3和C 10等組成次級偏置穩壓器, 為U 1和U 3提供偏置。D10用作輸出開路鉗位( 51 V )保護。

  U2通過引腳V INS對AC 輸入電壓的檢測, 可以強制峰值開關電流跟蹤輸入電壓的變化, 從而提高系統功率因數。

  3 采用UCC28810的240W LED路燈驅動電源

  UCC28810不但具有單級PFC 反激式變換器控制功能, 同時支持獨立PFC升壓變換器架構。圖3為采用UCC28810的240W LED 路燈驅動電源系統。該系統主要有三級: 在橋式整流器之后是基于UCC28810的PFC升壓跟隨器級; 第二極是基于UCC28811的恒流降壓( Buck)級, 它與PFC 級一樣, 工作在臨界導通模式( C rM ) ; 第三級為隔離級, 為半橋諧振LLC 轉換器, 用TPS92020作為驅動器IC。

圖3 采用UCC28810的240W LED路燈驅動電源系統

圖3 采用UCC28810的240W LED路燈驅動電源系統

  圖3所示的隔離型離線式LED驅動器的技術規格見表2。

表2 設計技術指標

表2 設計技術指標

 半橋諧振LLC轉換器可以采用多變壓器配置, 如圖4所示。圖中所示的串聯輸入多并聯LED 驅動方案, 有利于散熱管理, 無需反饋, 成為LED 照明模塊的一種重要驅動方案。

圖4 多變壓器配置

圖4 多變壓器配置

  4 采用UCC28810的Triac調光LED照明電源

  對于LED 普通照明來說, 傳統三端雙向可控硅( Triac)調光方式被普遍看好, 這是因為Triac調光器電路簡單, 成本低廉, 當用LED 燈具替代白熾燈時, 可以使用白熾燈墻上Triac調光器對LED進行調光。圖5為基于UCC28810的Triac 調光LED 照明電源系統框圖。

圖5 基于UCC28810的Triac調光LED 照明電源系統框圖

圖5 基于UCC28810的Triac調光LED 照明電源系統框圖

  白熾燈是一種電阻性負載, 而LED驅動電源與白熾燈的情況完全不同, 因此使用傳統T riac相控調光器對LED 進行調光, 必須相應附加專門的電路, 對Triac調光狀態進行檢測, 以保證在AC 線路半周期的Triac導通角內為T riac提供必要的維持電流( IH ) , 當AC線路電壓過零時確保T riac關斷。

  圖6 為Tr iac 調光25W LED 照明電源的輸入EM I濾波器電路。L 1、L 2和C 1、C 2 組成的共模和差模LC輸入EM I濾波器, 是為滿足EM I規范要求而設置的。當T riac 調光器被應用時, 為防止在Triac 與LC濾波器之間產生振蕩, 在電感器L2兩端連接了一個由L3和R 5串聯而成的阻尼網絡。

圖6 輸入EM I濾波器及阻尼網絡

圖6 輸入EM I濾波器及阻尼網絡

  基于圖5所示架構的實際25W Triac調光LED照明用電源, AC 輸入電壓范圍達85~ 305 V, 線路功率因數> 0. 9, 輸出DC 電壓約為36 V, 輸出恒流為700 mA, 可以10 個串聯在一起的C ree XLamp7090XRE白光LED, 系統效率達89% .

  5 小結

  UCC28810型LED 普通照明電源控制器, 支持單級PFC 反激式變換器電路拓撲和傳統Triac相位控制調光器調光。目前此類IC 還有很多, 如TPS92210等。LED 調光有PWM調光、模擬電壓調光和Triac等多種方式。對于LED 普通照明應用來說, T riac 調光方案被人們普通看好。

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