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浅谈华晟达太阳能警示柱照明电源设计的核心技巧

发布时间:2019-4-8 8:46:11人气:7

利用理想化的升压转换器传输函数表明,当转换器接近其最大占空比时,可以产生高输出电压 (VOUT)。请思考一个90%(常用值)典型最大占空比且5V输入的升压转换器: 转换器输出端高压带来发生多次故障的可能性。这种电压可能会超出内部或者外部开关式器件或者无源组件的额定值。另外,如果在没有采取保护措施的情况下操作电路,它还会给用户带来潜在危险,并可能会在连接时损坏负载。 物理设计决定着驱动器是隔离式还是非隔离式。安全规则通常要求使用两个独立的隔离层。设计师可以选择两种物理隔离层,即塑料散光罩和玻璃护罩,并使用非隔离式电源。如果物理隔离成本太高、存在机械困难或者吸收太多光,就必须在电源中解决电气隔离问题。隔离式电源通常要比同等功率水平的非隔离式电源大一些。照明灯设计师必须在他们所设计的每款产品中进行大量的成本及设计优化工作。由于适用于不同的应用,是采用隔离的绝缘变压器还是采用隔离的防护灯罩外壳,设计者在不同的角度考虑永远会有不同的见解。通常,他们会从多方面去分析,例如成本与制造工艺、效率和体积、绝缘可靠性和安全规范的要求,等等。带变压器的驱动成本较高,但也相应让太阳能警示柱灯具变得更加实用,能够满足终端用户偶然接触太阳能警示柱的需要。当白炽灯玻璃外壳很容易被损坏时,一个E27型号的普通灯泡可被替换成为太阳能警示柱灯。此外,在工业区或者是办公设备应用中的灯具并不需要接触到终端用户,如路灯和商场照明,这时的太阳能警示柱灯也确实需要隔离变压器。中国太阳能警示柱驱动电源制造商们可能面对的主要挑战是找到低成本的AC/DC驱动器,从而满足在低成本电源系统中实现更严格的功率因子和效率表现。未来,在空间受限且存在散热困难的系统(比如太阳能警示柱灯具)中使用高质量、高可靠性的电源,将不再免费。然而,在最终用户使用过许多某款寿命在10,000小时左右的灯泡之前,要想证明其质量高是相当困难的事情。基于变压器的隔离型太阳能警示柱驱动电源将是主流隔离和非隔离太阳能警示柱驱动电源方案各有优缺点。业内人士认为,ClassII将是主流,因为它简化了太阳能警示柱散热问题。ClassI或II系统依赖接地系统,在大多数情况下,跟安装地点很有关系。ClassII较常见,它要求双级或加强型隔离,也即需要变压器磁性绕组、绝缘带和物理隔绝。ClassI系统要求一个接地外壳和(或)机械障碍,而这时ClassII系统不需要的。我们常常对转换器进行修改,以在单节锂离子(Li-Ion)、碱性及其它应用中驱动高亮度太阳能警示柱。在这些应用中,太阳能警示柱串的电压超出了电池或者电源轨电压。在标准升压配置结构中,利用一个分压器产生电路的反馈电压VFB,从而对输出电压VOUT进行监控。转换器对输出电压进行调节,让VFB始终都等于片上参考电压VREF。这种拓扑为自适应型,可用负载代替反馈分压器中的上层电阻器,从而保持恒定电流而非恒定电压,如图1中太阳能警示柱串所示。负载电流依赖于升压转换器的片上参考电压,其计算方法如下: 这种简单实施方法存在的一个严重问题是,太阳能警示柱串中出现的开路故障会移除负载电流的通路。当没有电流流过反馈电阻器RSET时,VFB 被下拉至接地。作为响应,升压转换器会尽可能地增加其工作占空比至最大值,目的是在反馈 (FB)针脚上维持正确的电压。目前有好几个趋势正在推动太阳能警示柱照明市场的发展。首先是高亮度太阳能警示柱效率的不断改善和非常高效率的高可靠性恒流太阳能警示柱驱动电源的不断涌现,其次是全球立法禁止白炽灯照明(由于其低效率)和CFL节能灯的逐步淡出(如果打破的话,它会流出对环境有害的水银)。这些因素综合起来正使得太阳能警示柱照明成为一个长期的发展趋势。当然,低系统成本(包括太阳能警示柱、热管理系统和太阳能警示柱驱动器)永远是消费者广泛采用太阳能警示柱通用照明的推动力。作为一个让最终用户能安全使用的产品,一定会考虑绝缘与隔离的可靠性。作为完整的产品,产品表面使用者能接触到的部分一定要经过隔离,不能让人触电。而从产品整个系统而言,隔离是不可避免的,区别只是设置隔离的位置不同。有些设计者采用隔离的变压器设计,因此他们可以简化散热和灯罩的设计。如果用非隔离的驱动设计,在灯壳等结构上就必须考虑可靠的绝缘要求。因此作为电源驱动,隔离与非隔离的方案一直都同时存在。

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