Les nouveaux circuits d'attaque DEL avec PFC et PSR répondent aux défis de puissance, d'espace et de coûts

En général, les concepteurs d'éclairage DEL recherchent des circuits d'attaque DEL offrant de faibles pertes de puissance, un boîtier système plus compact et, bien sûr, des coûts réduits, tout en fournissant une fiabilité élevée pour les applications basse à moyenne puissance. Afin de satisfaire ces demandes, les fabricants de circuits d'attaque DEL ont commencé à intégrer des circuits avec correction du facteur de puissance (PFC) pour une meilleure qualité de puissance et avec régulation côté primaire (PSR) pour réduire les coûts en éliminant les circuits de rétroaction secondaires. Ils utilisent également une topologie indirecte pour simplifier la conception.

Les fabricants de circuits d'attaque DEL utilisent des circuits avec correction du facteur de puissance dans leurs conceptions pour atteindre une meilleure qualité de puissance (pertes de puissance réduites) pour se conformer aux diverses normes de réglementations locales, et avec régulation côté primaire pour réduire les coûts. La régulation côté primaire remplit deux fonctions : elle élimine la perte de détection de courant de sortie et l'ensemble des circuits de rétroaction secondaires, ce qui permet d'obtenir un circuit d'attaque DEL avec un meilleur rendement sans que le prix ne soit exorbitant. Elle fournit également une meilleure fiabilité étant donné que la régulation de la tension de sortie du circuit d'attaque DEL s'effectue sans circuit de rétroaction secondaire. En plus de la correction du facteur de puissance et de la régulation côté primaire, la topologie indirecte permet de simplifier la conception des applications.

Prenons l'exemple du circuit d'attaque DEL indirect PSR à un étage FL7733A de Fairchild Semiconductor. Ce circuit d'attaque DEL est conçu pour fournir une luminosité constante et une activation instantanée sans scintillement de l'éclairage DEL. Le FL7733A à régulation côté primaire permet de réduire le nombre de composants dans les convertisseurs DEL basse et moyenne puissance, éliminant le recours à un condensateur d'entrée et à des circuits de rétroaction secondaires, ce qui contribue également à diminuer les coûts. Le boîtier SOP à 8 broches du contrôleur FL7733A permet aussi d'économiser de l'espace. Le dispositif est parfaitement adapté pour des plafonniers SSL et des applications utilisant des ampoules PAR et A19.

Le circuit d'attaque DEL FL7733A (Figure 1) peut être utilisé dans une variété d'applications DEL intérieures et extérieures de 5 W à plus de 60 W. Le circuit d'attaque DEL fournit également une régulation du courant constante stricte, un facteur de puissance (PF) élevé et une faible distorsion harmonique totale (THD), ce qui lui permet de répondre aux exigences de nombreux marchés régionaux. Il est conforme aux normes internationales avec une distorsion harmonique totale inférieure à 10 % en condition de tension de ligne universelle, soit considérablement inférieure à la distorsion harmonique totale de 30 % incluse dans la plupart des réglementations régionales, selon Fairchild. Ensemble, ces fonctionnalités permettent aux concepteurs de répondre aux normes et aux réglementations mondiales pour l'éclairage DEL dans une solution unique.

Figure 1 : Schéma fonctionnel du circuit d'attaque DEL indirect à régulation côté primaire FL7733A : des conceptions à moindres coûts sont possibles en éliminant le recours à des circuits de rétroaction côté secondaire (avec l'autorisation de Fairchild Semiconductor).

Le facteur de puissance élevé supérieur à 0,9 et la faible distorsion harmonique totale sont obtenus en minimisant la variation d'activation. Dans la topologie indirecte ou de type abaisseur-élévateur, la fréquence constante et à temps constant en fonctionnement en mode de conduction discontinue (DCM) permet d'atteindre un facteur de puissance élevé et une faible distorsion harmonique totale. L'industrie reconnaît que le mode de conduction discontinue est généralement utilisé pour une topologie indirecte PSR en raison de la meilleure régulation de sortie fournie.

Le dispositif intègre également des fonctionnalités de protection, notamment une protection contre les DEL ouvertes ou en court-circuit, les diodes de sortie en court-circuit, les résistances de détection ouvertes ou en court-circuit, la limitation de courant cycle par cycle, la surchauffe pour une fiabilité système élevée et le verrouillage en cas de sous-tension. Le dispositif utilise également une double protection contre la surtension (OVP) pour répondre aux réglementations de sortie sous 60 V UL SELV. En plus des économies d'espace, ces fonctionnalités de protection permettent également de renforcer la fiabilité de l'éclairage DEL.

De plus, le circuit d'attaque DEL présente un circuit de démarrage haute tension intégré qui permet un démarrage rapide (< 200 ms à 85 V_CA) et un rendement élevé du système. Le dispositif utilise un contrôle de boucle de rétroaction adaptatif lors du démarrage pour définir une condition de rétroaction initiale proche de l'état stable afin d'éliminer le dépassement et le dépassement négatif de courant DEL.

Grâce à la technologie TRUECURRENT de Fairchild, pour une tolérance stricte de la sortie à courant constant, le FL7733A permet des conceptions avec une tolérance de courant constant inférieure à ±1 % sur la tension de ligne universelle afin de répondre aux exigences de luminosité des DEL. TRUECURRENT fonctionne de manière à réguler un courant DEL constant précis indépendamment de nombreux facteurs : variations de la tension d'entrée, de la tension de sortie et de l'inductance magnétisante. L'une des raisons principales pour lesquelles un contrôle constant précis est si important dans les conceptions d'éclairage DEL est que le courant est l'élément qui détermine la luminosité des DEL. Sans un contrôle strict, la luminosité peut varier d'une lampe à une autre. Cela peut également résulter en un décalage de couleur d'une lampe à l'autre.

Le circuit d'attaque DEL fournit une luminosité constante sans scintillement sur une vaste plage de fonctionnement avec une tolérance de courant constant < ±3 % sur toutes les conditions et des performances de démarrage < 0,2 s. Une autre fonctionnalité clé est la compatibilité avec des modules DEL haute tension avec une plage de tensions de sortie ultra-étendue de 10 % à 100 %.

Pour les concepteurs qui se préoccupent également des problèmes de chaîne d'approvisionnement, en plus de la réduction de la nomenclature, il simplifie également l'approvisionnement en fournissant une solution pour les conceptions de 5 W à plus de 60 W.

Il existe plusieurs circuits intégrés de commande indirects spécialement conçus pour faciliter la conception de circuits d'attaque DEL économiques. Par exemple, le circuit intégré de commande indirect LEDrivIR IRS29831 d'International Rectifier. Ce circuit intégré de contrôleur est optimisé pour des topologies de types abaisseur-élévateur et indirect à un étage utilisées dans des circuits d'attaque DEL pour le remplacement d'ampoule DEL, l'éclairage de tube DEL et les plafonniers.

Par ailleurs, le dispositif offre une régulation côté primaire à un étage avec un facteur de puissance élevé et une faible distorsion harmonique totale avec des fonctionnalités de protection. L'IRS29831 (Figure 2) est principalement ciblé pour des applications de circuit d'attaque DEL jusqu'à 25 W utilisant un convertisseur indirect isolé ou non isolé ou des topologies de type abaisseur-élévateur.

L'un des éléments clés sur lesquels les fabricants de circuits d'attaque DEL ont continué à travailler au cours des dernières années est l'intégration plus élevée, y compris les coûts et la simplicité de conception. L'IRS29831 comporte un circuit intégré de commande de circuit d'attaque DEL et un transistor de puissance MOSFET utilisant une technologie 700 V, contribuant à la baisse des coûts de nomenclature et à des gains d'espace. Ce dispositif présente également un démarrage haute tension, offrant une solution simple à un étage, tout en maintenant un facteur de puissance élevé et une faible distorsion harmonique totale pour un rendement amélioré.

Figure 2 : L'IRS29831 d'International Rectifier est conçu pour une régulation côté primaire, dans une conception de topologie indirecte à un étage avec correction du facteur de puissance (avec l'autorisation d'International Rectifier).

Les circuits d'attaque DEL basés sur l'IRS29831 sont également réputés comme offrant une gradation régulière sans scintillement avec des gradateurs triac. Ils sont également dotés de fonctionnalités de protection, notamment la protection contre les surtensions et les charges ouvertes en mode hiccup, la limitation de surintensité primaire cycle par cycle et la protection contre les courts-circuits en sortie. Parmi les autres fonctionnalités figurent le démarrage rapide et le fonctionnement sur une vaste plage de tensions d'entrée.

L'IRS29831 présente également un fonctionnement en mode de conduction critique avec des modes rafale et discontinu à faible charge. Il permet aux utilisateurs de configurer des conceptions isolées sans photocoupleur. Le circuit intégré de commande est logé dans un boîtier DIP à 8 broches.

En conclusion, pour les applications d'éclairage DEL basse à moyenne puissance, les circuits d'attaque DEL à topologie indirecte et à régulation côté primaire avec un fonctionnement en mode de conduction discontinue permettent d'atteindre un rendement élevé, un facteur de puissance élevé et une faible distorsion harmonique totale pour répondre aux exigences d'éclairage DEL dans le monde entier. Ces conceptions offrent également les avantages d'une nomenclature inférieure pour réduire l'espace et le coût global, tout en simplifiant la conception du produit. Tous ces facteurs sont des éléments que les concepteurs prennent en compte en permanence dans le cadre de leurs exigences de conception générales.

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