消除由波動AC輸入引起的LED閃爍的方法探討

在LED照明系統中，AC輸入電壓的波動能夠引起顯著的閃爍。如果功率因素校正(PFC)塊響應不夠快，波動AC輸入能夠推動輸出電壓超出其正常范圍并引起人眼能夠察覺的照明輸出變化。

添加一些簡單的電路至PFC塊能夠幫助改善響應時間并消除閃爍問題。想法是增添過壓保護，防止啟動時發生閃爍，然后通過使用自動檢測以感應AC輸入關閉的時間在正常操作中限制AC開/關問題的發生。

防止過壓條件

添加過壓消除(OVE)至PFC塊，幫助更輕松地對升高過快(尤其啟動過程中)的電壓作出反應。沒有OVE塊的話，如果PFC沒有及時響應，輸出電壓和反饋控制之間就會存在間隙。由于輸出電壓達到其目標，反饋控制嘗試降低控制值，但是因為它太慢，可能會產生過多的能量。添加OVE功能能夠解決這個問題。當過多的升壓電壓超出目標時，保護啟動并且PFC轉換器作出快速反應。圖1顯示在有和沒有附加OVE電路的情況下PFC控制器的輸出響應。配備OVE的控制器在啟動時有效消除過壓條件的應力。

圖1. 添加OVP功能在啟動時消除過壓應力。

自動檢測AC不存在

雖然添加OVE功能能夠消除啟動時的閃爍，但是仍然可能發生AC輸入電壓波動在正常操作時引起閃爍。

在許多情況下，PFC控制器的電源電壓(Vcc)由獨立電源提供，例如備用電源設備，并且一個大型電容用于穩定IC的操作。這個設置能夠引起PFC和IC操作的不匹配。例如，如果AC線路電壓意外斷開兩個或三個AC線路周期，IC的Vcc可能保持繼續可用但是PFC輸出電壓會降低，因為沒有輸入電源。結果，控制環路嘗試補償輸出電壓降并且控制電壓達到其最大值。這個條件只要AC輸入缺失就會持續，它和啟動時沒有OVE功能發生的條件相同或更糟。輸出電壓在過壓水平和調節水平之間波動，引起顯著的閃爍。添加檢測是否存在輸入電壓的電路，然后連接該塊至消除過沖的電路可以幫助解決問題。

看起來檢查輸入電壓最簡單的方式是直接檢測AC電壓，但是識別AC線路電壓會有些復雜。輸入電容可能改變AC輸入波形，當AC線路電壓從零改變至峰值，檢測時間可能會有延遲。另外，檢測AC線路電壓可能要求指定一個附加的檢測引腳，它可能對布局造成負擔。將這些因素考慮進去，使用間接的檢測實際上是更好的方法。

當使用一個在關鍵導通模式(CRM)中運行的PFC轉換器時，有一個相對直接的方法設置AC線路電壓的間接檢測。零電流檢測(ZCD)計時信號，反映輔助和電感繞組的組合，能夠用于檢測電感電流何時為零。

當AC線路電壓缺失，非ZCD信號引起開關頻率變得和低頻振蕩器相同，并且最大的導通時間持續重復。評估這些信號之間的關系使得了解AC線路電壓是否存在變得可能。

AC輸入電壓消失期間，使用內部自動檢測電路對條件進行計數并觸發過沖消除可以準備電路等待AC輸入電壓何時返回。一旦AC輸入電壓恢復正常狀態，OVE電路能夠快速抵消輸出過壓條件。圖2顯示它的工作原理。

圖2. 當AC線路電壓打開和關閉時輸出響應。

粉色波形是PFC輸出電壓，藍色波形是AC輸入電壓。PFC輸出電壓通過AC輸入顯示現在的過沖，即使當AC輸入打開和關閉時。

結論

啟動過程中，使用OVE功能能夠消除電壓波動，在正常操作時，檢測和管理的兩步法可以在AC電壓瞬時消失時預防閃爍。