毛紹祺：通過(guò)適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)設(shè)計(jì)消除LED頻閃

目前，行業(yè)對(duì)于光的環(huán)境在人的感覺(jué)方面要求越來(lái)越高，從驅(qū)動(dòng)方面業(yè)內(nèi)也在努力將光的質(zhì)量進(jìn)行提升。

來(lái)自英飛特電子(杭州)有限公司的市場(chǎng)總監(jiān)毛紹祺先生對(duì)于通過(guò)適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)設(shè)計(jì)消除LED頻閃的方法進(jìn)行了介紹。毛先生首先對(duì)頻閃的概念進(jìn)行了闡釋?zhuān)@里所說(shuō)的閃爍不是通常所見(jiàn)的不穩(wěn)定的、人眼能夠分辨的閃爍，這一類(lèi)閃爍一般是在100 Hz以下，在老式攝像機(jī)的CRT顯示器上可以看到類(lèi)似的閃爍。而毛先生談到的是交流電網(wǎng)在經(jīng)過(guò)整流之后，比如50 Hz、60 Hz的交流電網(wǎng)在整流之后所產(chǎn)生120 Hz的閃爍，通常人眼是無(wú)法看到的，只有高幀速的攝像機(jī)或照相機(jī)才能捕捉到，這類(lèi)被稱(chēng)為頻閃，或功頻的閃爍。

英飛特電子(杭州)有限公司的市場(chǎng)總監(jiān)毛紹祺先生

頻閃主要會(huì)對(duì)人產(chǎn)生兩方面的影響，第一是對(duì)人的視網(wǎng)膜的損害，頻率范圍一般在100～165 Hz內(nèi)。通常100 Hz以下的頻率人眼可見(jiàn)，而165 Hz以上的一般對(duì)人體不會(huì)造成損害。第二是頻閃可能會(huì)間接導(dǎo)致癲癇，還有可能會(huì)引起頭痛、駕駛中的不適等。對(duì)于頻閃要求較高的環(huán)境包括馬路、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、體育館、舞臺(tái)及需要工礦燈作業(yè)的工業(yè)環(huán)境等。例如，在馬路上，頻閃會(huì)讓司機(jī)有很不適的感覺(jué)，甚至產(chǎn)生眩暈感，帶來(lái)較大的安全和健康隱患。

我們需要通過(guò)合理的驅(qū)動(dòng)器的設(shè)置來(lái)消除頻閃。只要使驅(qū)動(dòng)的電流接近比較平穩(wěn)的一個(gè)值，就可以期望光輸出是一個(gè)較為平穩(wěn)的值。驅(qū)動(dòng)有很多種方法，首當(dāng)其沖就是通過(guò)被動(dòng)的PFC器件再加上DCDC來(lái)做驅(qū)動(dòng)。傳統(tǒng)的被動(dòng)鎮(zhèn)流PFC再加上隔離的DCDC的方案頻閃很小，前面的填補(bǔ)鎮(zhèn)流完畢之后，其輸入紋波對(duì)于DCDC來(lái)說(shuō)已經(jīng)很小了。PFC是一個(gè)被動(dòng)的填補(bǔ)式的鎮(zhèn)流，PF值并不是很理想，但如果想要較好的PF值，則需要犧牲一定的效率，需要增加較大的電阻，這一方案應(yīng)用于低功率的燈具效果較為理想，當(dāng)功率大于10W、20W后，便出現(xiàn)了諧波的問(wèn)題，也很難實(shí)現(xiàn)較好的PF值。

單極主動(dòng)式功率因數(shù)校正最大的問(wèn)題就是輸出電流的紋波比較大，這種紋波與PF值在物理上是矛盾的，很難做到兩全齊美。在出現(xiàn)這一問(wèn)題時(shí)，人們可能會(huì)考慮再加一極，有兩種方式：第一種是最為傳統(tǒng)也是用得最多的，就是在后面加一個(gè)Buck，可以顯而易見(jiàn)地起到消除紋波的作用，前極所產(chǎn)生的低頻紋波能夠很容易被消除。但這一方案的價(jià)格比較高，一個(gè)Buck的價(jià)格約在1美元左右，1美元成本的增加對(duì)于室內(nèi)電源驅(qū)動(dòng)解決方案來(lái)說(shuō)是很大的成本增加，在設(shè)計(jì)中必須在成本和性能之間找到折中點(diǎn)。

如果采用紋波抑制器等線性器件，其成本會(huì)比Buck低很多，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)較為理想的PF值和紋波。紋波抑制器能夠采集前極的紋波，通過(guò)調(diào)節(jié)MOS管上的電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)紋波的下降，或者通過(guò)輸出的阻抗匹配，使輸出的LED負(fù)載看起來(lái)不再像LED負(fù)載，而是看上去像一個(gè)理想的電阻，改變了LED負(fù)載的整體特性。當(dāng)負(fù)載是一個(gè)理想的電阻時(shí)，則能夠得到較為理想的PF值和紋波。

從設(shè)計(jì)復(fù)雜性來(lái)說(shuō)，被動(dòng)器件加DCDC再加單極PFC是最簡(jiǎn)單的，元件數(shù)也相對(duì)較少，成本較低，但效率最高。其問(wèn)題在于輸入范圍較窄，目前很多燈具都采用100V～240V的輸入范圍，北美則采用更寬的100V～277V的輸入范圍，在這些情況下這種方案基本無(wú)法解決頻閃問(wèn)題。PF值是在未來(lái)的燈具設(shè)計(jì)中永遠(yuǎn)無(wú)法擺脫的考慮因素，越來(lái)越多的能效規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)均會(huì)要求PF值在0.9以上，這在全世界各地都是通用的。

對(duì)于未來(lái)的燈具設(shè)計(jì)，人們確實(shí)越來(lái)越開(kāi)始關(guān)注燈具對(duì)人的健康的影響。未來(lái)可能大家談?wù)摰牟辉偈枪庑绾蔚葐?wèn)題，而是有關(guān)頻閃、紋波、調(diào)光等相關(guān)的問(wèn)題。這對(duì)于驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)廠商來(lái)說(shuō)也提出了非常大的挑戰(zhàn)。解決這一問(wèn)題有著不同的方案，不同的設(shè)計(jì)人員會(huì)有不同的選擇和考慮。