采用温度和电压敏感集成元件保护交流电源LED照明设备
本文作者:admin
点击:
2010-09-12 00:00
前言:
随着交流电源LED照明技术应用的普及,对LED器件和照明系统的保护成为了业界关注的焦点。除了在交流供电系统中采用保险丝等手段进行交流电路系统的保护外,特别针对LED器件和相关电路系统的保护尤为重要。为此泰科提出了一种采用集成器件进行过压、过流和过温综合保护的新方案,它除了能够有效保护LED照明系统外,还能够实现自我恢复。
LED是一种脆弱的半导体固态器件。它的发光原理是二极管的PN结正向电压偏置产生光源。LED阵列和电源都面临着被瞬态电压、浪涌电流和其它电子问题破坏的风险。这些器件有助于为交流电源LED照明系统提供保护,如图1所示。
泰科电子的交流2Pro器件将一个高分子聚合物正温度系数(PPTC)元件和一个MOV元件都集成在一个热保护器件里,以便在万一过流或过压情况下提供可复位保护。这种集成器件的开发可帮助制造商满足一些行业要求,比如IEC61000-4-5 和 IEC60950。
高分子聚合物正温度系数元件(PPTC,Polymer Positive Temperature Coefficient)在正常的工作温度时阻抗相当的低,因此流经该器件的电流所产生的热能小,不会改变其中高分子聚合物晶体结构。然而当异常电流发生,该种元件上所产生的热能便会将改变其内部的晶体结构,并使PPTC的阻抗迅速提高而限制异常电流经过。当异常电流消失后,导体通路又会再度结合成为低阻抗。
金属氧化物压敏电阻(MOV)作为一种由电压控制的电阻器,随着负载电流的增加,它能相应地减少其电阻值,并且响应时间很短。金属氧化物压敏电阻的这种特性,使它成为一个理想的电涌保护装置,广泛用于交流输电线路电源应用中的瞬态过电压抑制。
瞬态过电压情况的产生有很多情况,如闪电、电感性负载的开关或电容器组的切换等。在这些应用中,还存在着持续异常过压/过流条件等潜在风险,这可能导致MOV进入热失控状态,并进一步引起过热、出气和可能的着火现象。
新的散热增强型MOV可帮助保护很多低功率系统免受由过流、过温和过压故障造成的损坏,包括雷击、静电放电(ESD)浪涌、零线接触不良、错误的输入电压和电源感应。不受保护的标准MOV元件的额定电压通常定在275VAC RMS,以针对通用的输入电压范围。在零线接触不良的条件下,它们可能会因过热而产生负面结果,即使在电路的上游已使用了保险丝或功率电阻。
而泰科电子的交流2Pro保护器件就是将先进的PPTC元件和全新的散热增强型MOV有效地集成在一起,实现了对LED照明器件和其驱动电路的全面保护,同时还具有了自恢复的功能。其中的PPTC元件有助于防止热失控,保持变阻器表面温度低于150℃,防止器件达到由瞬态过压所造成的不安全温度。
工作原理
虽然施加到一个MOV上的交流线路电压通常不会超过该器件的最大持续工作电压额定值,但是有可能发生超出这些限制的瞬态过压。2Pro器件将PPTC技术与MOV集成在一起,当MOV长期处于持续过压情况下时,可提升过流和热保护能力。
在瞬态过压情况下,如图2中所示的零线接触不良事件,2Pro器件中的PPTC元件就会发热和启动而进入一种高阻状态,从而帮助降低MOV器件失效的风险。
在正常的运行条件下,施加在MOV上的交流线路电压将不会超过该器件的最大交流方均根电压(VAC RMS )额定值,而且假设只要瞬态能量不超过MOV的最高额定值,短时间瞬态事件就可以被钳位在一个合适的电压水平。但是,持续异常的过电压/过流条件(比如零线接触不良)可能导致MOV进入热失控状态。
通常通过与MOV串联放置一个热切断(TCO)器件来保护MOV免受过热损坏。一个典型的线路电压瞬态保护方案也可集成一个过流保护元件,如保险丝,来保护系统免受由超过预定水平的过流过载所造成的损坏。
集成器件帮助减少元件数量和设计复杂度
通过将PPTC和MOV集成在一个器件上,不仅实现了对交流电源LED照明系统的有效保护,同时可以减少系统中的元器件数量,从而带来更高的可靠性和更简化的系统设计,而这些正是今天影响着交流电源LED照明进一步普及的一些考量因素。因此,泰科电子的2 Pro方案将加快交流电源LED照明的普及。