PFC 및 PSR을 갖춘 새로운 LED 구동기로 전력, 공간, 비용 문제 해결

LED 조명 설계자는 일반적으로 전력 손실이 적고 소형 시스템 패키지와 함께 낮은 비용을 갖추면서도 저중간 출력 범위의 응용 분야에서 높은 신뢰성을 제공하는 LED 구동기를 원합니다. 이러한 요구를 충족하기 위해 LED 구동기 제조업체에서는 2차 피드백 회로망을 제거함으로써 역률 보정(PFC) 회로망을 통합하여 전력 품질을 높이고 1차측 레귤레이션(PSR)을 통합하여 비용을 절감해 왔으며, 플라이백 토폴로지를 사용하여 설계를 간소화하고 있습니다.

LED 구동기 제조업체는 설계에 PFC 회로망을 사용하여 더 나은 전력 품질을 확보하여 전력 손실을 줄임으로써 다양한 지역 규제 표준을 충족하고 PSR을 통해 비용을 절감합니다. PSR은 출력 전류 감지 손실과 모든 2차 피드백 회로망을 제거하여, 큰 비용을 지불하지 않고도 더 효율이 높은 LED 구동기를 제공합니다. 또한 PSR은 2차 피드백 회로망이 없이도 LED 구동기 출력 전압을 규제하므로 높은 신뢰성을 전달합니다. PFC와 PSR 외에도, 설계 간소화를 위해 이러한 응용 분야에서 플라이백 토폴로지가 사용됩니다.

한 가지 예로는 Fairchild Semiconductor의 FL7733A 단일 스테이지 PSR 플라이백 LED 구동기가 있습니다. 이 LED 구동기는 일정한 휘도를 제공하며 깜빡임 없이 즉시 켜지는 LED 조명을 제공하도록 설계되었습니다. PSR을 갖춘 FL7733A는 저중간 전력 LED 컨버터의 부품 수를 줄여 입력 벌크 정전 용량 및 2차 피드백 회로망의 필요성을 없앰으로써 비용을 줄입니다. FL7733A 컨트롤러의 8핀 스몰 아웃라인 패키지(SOP)는 공간을 절약하는 데 기여합니다. 이 장치는 SSL 다운라이트뿐 아니라 PAR 및 A19 전구 응용 분야에 매우 적합합니다.

FL7733A LED 구동기(그림 1)는 5W에서부터 60W 이상의 다양한 실내 및 실외 LED 응용 분야에서 이용할 수 있습니다. 이 LED 구동기는 엄격한 정전류 규제, 높은 역률(PF), 낮은 총 고조파 왜곡(THD)을 제공하므로 여러 지역 시장의 요구사항을 충족할 수 있습니다. 또한 범용 선간전압 조건에서 10% 미만 THD로 전 세계 표준을 충족하는데, Fairchild에 따르면 이는 대부분의 지역 규제에 포함되는 30% THD보다 훨씬 낮은 수치입니다. 이러한 특징으로 인해 설계자는 LED 조명에 대한 전 세계 표준과 규제를 하나의 솔루션으로 충족할 수 있습니다.

그림 1: FL7733A PSR 플라이백 LED 구동기 제품 구성도: 2차측 피드백 회로망의 필요성을 제거함으로써 낮은 비용의 설계가 가능 (Fairchild Semiconductor 제공)

턴온 변동을 최소화함으로써 0.9가 넘는 높은 PF와 낮은 THD를 달성합니다. 플라이백 또는 벅 부스트 토폴로지에서는 불연속 전도 모드(DCM) 작동 시 고정 온타임 및 정주파를 통해 높은 PF와 낮은 THD가 가능합니다. 일반적으로 업계에서는 DCM이 더 나은 출력 규제를 제공하므로 PSR 플라이백 토폴로지에 DCM을 주로 사용한다고 인정해 왔습니다.

이 장치는 또한 LED 단락/개방, 출력 다이오드 단락, 감지 저항기 단락/개방, 사이클별 전류 제한, 높은 시스템 신뢰성을 위한 과온, 저전압 차단을 포함한 보호 기능을 통합합니다. 뿐만 아니라 이중 과전압 보호(OVP)를 사용하여 UL SELV 60V 미만 출력 규제를 충족합니다. 이러한 보호 기능은 기판 공간을 절약하고 LED 조명 신뢰성을 개선하는 데 도움이 됩니다.

또한 LED 구동기에는 빠른 시동(85V_AC에서 200ms 미만)과 높은 시스템 효율을 구현하는 통합된 고전압 시동 회로망이 포함되어 있습니다. 이 장치는 시동 중에 적응형 피드백 루프 제어를 사용하여 초기 피드백 조건을 정상에 가깝게 설정하므로 LED 전류가 오버슈트 또는 언더슈트되지 않습니다.

정밀 허용 오차 정전류 출력을 위한 Fairchild의 TRUECURRENT 기술 덕분에, FL7733A는 범용 선간전압에서 정전류 허용 오차가 ±1% 미만인 설계를 통해 LED 휘도 요구사항을 충족합니다. TRUECURRENT는 입력 전압, 출력 전압, 자화 유도 용량 변동 등 여러 요인과 별개로 정확한 LED 정전류를 유지하는 방식으로 작동합니다. LED 조명 설계에서 정확한 정전류 제어가 중요한 주된 이유 중 하나는 전류가 LED 휘도를 결정하기 때문입니다. 정밀한 제어가 없다면 램프마다 휘도가 달라질 것입니다. 또한 램프마다 색상이 달라질 수도 있습니다.

LED 구동기는 모든 조건에서 정전류 허용 오차 ±3% 미만 및 0.2초 내 시동 성능을 통해 다양한 작동 범위에서 깜빡임 없는 일정한 휘도를 제공합니다. 또 하나의 주요 기능은 10~100%에 이르는 매우 넓은 출력 전압 범위에서 고전압 LED 모듈과의 호환성입니다.

자재 명세서(BOM)를 줄이는 것과 더불어 공급망 문제를 걱정하는 설계자에게는 5W에서부터 60W 이상의 설계에 대해 단일 솔루션을 제공함으로써 공급망을 간소화합니다.

비용 효율적인 LED 구동기 설계를 제공할 수 있도록 특별히 설계된 다양한 플라이백 제어 IC가 있습니다. 한 가지 예로는 International Rectifier의 IRS29831 LEDrivIR 플라이백 제어 IC가 있습니다. 이 컨트롤러 IC는 LED 전구 교체, LED 튜브 조명, 다운라이트를 위해 LED 구동기에 사용되는 단일 스테이지 플라이백 및 벅 부스트 토폴로지에 최적화되어 있습니다.

또한 이 장치는 보호 기능과 함께 높은 PF 및 낮은 THD를 갖춘 단일 스테이지 PSR을 제공합니다. IRS29831(그림 2)은 분리 또는 비분리 플라이백 컨버터나 벅 부스터 토폴로지를 사용하는 최대 25W까지의 LED 구동기 응용 분야를 주로 타겟팅합니다.

LED 구동기 제조업체가 지난 수년 동안 지속적으로 노력하여 달성한 주요 성과 중 하나는 설계 비용 및 용이성을 포함한 더 높은 통합성입니다. IRS29831은 700V 기술을 통해 LED 구동기 제어 IC와 전력 MOSFET을 통합하여 BOM 비용 절감과 공간 절약에 기여합니다. 또한 이 장치는 고전압 시동을 특징으로 하여, 간단한 단일 스테이지 솔루션을 제공하면서도 높은 PF와 낮은 THD를 유지하여 효율성을 높입니다.

그림 2: 1차측 레귤레이션을 통합하여 PFC 단일 스테이지 플라이백 토폴로지로 설계된 International Rectifier IRS29831 (International Rectifier 제공)

IRS29831 기반의 LED 구동기 회로망은 트라이액 기반 조광기를 사용하여 부드럽고 깜빡임 없는 조광을 제공합니다. 또한 히컵 모드 개방 로드/과전압 보호, 사이클별 기본 과전류 제한, 출력 단락 회로 보호를 포함한 보호 기능이 탑재되어 있습니다. 기타 특징으로는 넓은 입력 전압 범위에서 빠른 시동 및 작동을 포함합니다.

IRS29831은 또한 경부하에서 불연속 및 버스트 모드를 사용하는 핵심 전도 모드 작동을 특징으로 합니다. 이를 통해 사용자는 광 커플러 없이도 분리된 설계를 구성할 수 있습니다. 제어 IC는 8핀 DIP 패키지에 하우징되어 있습니다.

요약하자면, 저중전력 LED 조명 응용 분야에서 DCM 작동을 갖춘 PSR 플라이백 LED 구동기는 고효율, 높은 PF, 낮은 THD를 제공함으로써 전 세계의 LED 조명 요구사항을 충족할 수 있습니다. 이러한 설계는 또한 BOM을 낮추는 이점을 제공하여 공간과 전체 비용을 줄이면서도 제품 설계를 간소화합니다. 설계자는 이러한 모든 요소를 전체 설계 요구사항의 일부로서 계속해서 고려하고 있습니다.

여기에서 설명한 부품에 대한 자세한 내용을 보려면 제공된 링크를 사용하여 Digi-Key 웹 사이트의 제품 정보 페이지를 방문하세요.