毛绍祺：通过适当的驱动设计消除LED频闪
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目前，行业对于光的环境在人的感觉方面要求越来越高，从驱动方面业内也在努力将光的质量进行提升。 来自英飞特电子(杭州)有限公司的市场总监毛绍祺先生对于通过适当的驱动设计消除LED频闪的方法进行了介绍。毛先生首先对频闪的概念进行了阐释，这里所说的闪烁不是通常所见的不稳定的、人眼能够分辨的闪烁，这一类闪烁一般是在100 Hz以下，在老式摄像机的CRT显示器上可以看到类似的闪烁。而毛先生谈到的是交流电网在经过整流之后，比如50 Hz、60 Hz的交流电网在整流之后所产生120 Hz的闪烁，通常人眼是无法看到的，只有高帧速的摄像机或照相机才能捕捉到，这类被称为频闪，或功频的闪烁。
频闪主要会对人产生两方面的影响，第一是对人的视网膜的损害，频率范围一般在100～165 Hz内。通常100 Hz以下的频率人眼可见，而165 Hz以上的一般对人体不会造成损害。第二是频闪可能会间接导致癫痫，还有可能会引起头痛、驾驶中的不适等。对于频闪要求较高的环境包括马路、运动场、体育馆、舞台及需要工矿灯作业的工业环境等。例如，在马路上，频闪会让司机有很不适的感觉，甚至产生眩晕感，带来较大的安全和健康隐患。 我们需要通过合理的驱动器的设置来消除频闪。只要使驱动的电流接近比较平稳的一个值，就可以期望光输出是一个较为平稳的值。驱动有很多种方法，首当其冲就是通过被动的PFC器件再加上DCDC来做驱动。传统的被动镇流PFC再加上隔离的DCDC的方案频闪很小，前面的填补镇流完毕之后，其输入纹波对于DCDC来说已经很小了。PFC是一个被动的填补式的镇流，PF值并不是很理想，但如果想要较好的PF值，则需要牺牲一定的效率，需要增加较大的电阻，这一方案应用于低功率的灯具效果较为理想，当功率大于10W、20W后，便出现了谐波的问题，也很难实现较好的PF值。 单极主动式功率因数校正最大的问题就是输出电流的纹波比较大，这种纹波与PF值在物理上是矛盾的，很难做到两全齐美。在出现这一问题时，人们可能会考虑再加一极，有两种方式：第一种是最为传统也是用得最多的，就是在后面加一个Buck，可以显而易见地起到消除纹波的作用，前极所产生的低频纹波能够很容易被消除。但这一方案的价格比较高，一个Buck的价格约在1美元左右，1美元成本的增加对于室内电源驱动解决方案来说是很大的成本增加，在设计中必须在成本和性能之间找到折中点。 如果采用纹波抑制器等线性器件，其成本会比Buck低很多，能够同时实现较为理想的PF值和纹波。纹波抑制器能够采集前极的纹波，通过调节MOS管上的电压来实现纹波的下降，或者通过输出的阻抗匹配，使输出的LED负载看起来不再像LED负载，而是看上去像一个理想的电阻，改变了LED负载的整体特性。当负载是一个理想的电阻时，则能够得到较为理想的PF值和纹波。 从设计复杂性来说，被动器件加DCDC再加单极PFC是最简单的，元件数也相对较少，成本较低，但效率最高。其问题在于输入范围较窄，目前很多灯具都采用100V～240V的输入范围，北美则采用更宽的100V～277V的输入范围，在这些情况下这种方案基本无法解决频闪问题。PF值是在未来的灯具设计中永远无法摆脱的考虑因素，越来越多的能效规范和标准均会要求PF值在0.9以上，这在全世界各地都是通用的。 对于未来的灯具设计，人们确实越来越开始关注灯具对人的健康的影响。未来可能大家谈论的不再是光效如何等问题，而是有关频闪、纹波、调光等相关的问题。这对于驱动电源设计厂商来说也提出了非常大的挑战。解决这一问题有着不同的方案，不同的设计人员会有不同的选择和考虑。
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