Neue Netzteil-Lösungen mit PFC für CFL- und LED-Leuchtmittel

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Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

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Geringer Leistungsfaktor durch Beleuchtungsansteuerungen

Allen diesen Schaltungen ist gemeinsam, dass sie am Eingang über einen Gleichrichter verfügen, der einen Kondensator auf Scheitelspannung auflädt. Dahinter befindet sich die Ansteuerschaltung für das Leuchtmittel. Das Problem der Eingangsschaltung ist, dass der Kondensator immer nur dann nachgeladen wird, wenn die Netzspannung die Spannung am Kondensator überschreitet, was zu einer starken Strom-Impulsbelastung des Netzes und dadurch zu einem geringen Leistungsfaktor führt (in der Regel unter 0,6).

Trotz der geringeren Leistungsaufnahme einzelner Beleuchtungsmittel (Energiesparlampen, LEDs) ist leicht vorstellbar, was ein kompletter Ersatz der Glühlampen in der EU in Summe für die Energienetze in Bezug auf den Blindleistungsanteil bedeutet. Es ist also zu erwarten, dass der Gesetzgeber die Leistungsgrenzen für die Leistungsfaktor-Korrektur, die bisher bei 25 W (EN 61000-3-2, Klasse C) liegt, bald nach unten verschieben wird.

In Erwartung eines erhöhten Bedarfs an effizienten elektronischen Lösungen für dieses Problem, hat die PE GmbH zwei PFC- ICs entwickelt (PE4201, PE4301), die einen unvergleichlich geringen Eigenverbrauch vorweisen können und einen sehr breiten Leistungsbereich abdecken.

Das Prinzip der aktiven PFC ist, dass der dem Netz entnommene Strom der Netzspannung möglichst exakt folgt, sodass wenig Oberwellen und Phasenverschiebungen auftreten. Um dies zu erreichen, wird ein Kondensator geladen, dessen Spannung oberhalb der maximalen Scheitelspannung liegt (bei 230 VAC über 325 V). Diesem Kondensator kann dann kontinuierlich Energie für die Anpassung an den Verbraucher entnommen werden.

Wirkungsgrad größer 90% und Leistungsfaktor größer 0,95

Während der PE4301 (CCM) eher für höhere Leistungen entwickelt wurde, ist der PE4201 (CRM) insbesondere für den Bereich bis 30 W sehr gut geeignet. Mit dem PE4201 wurde eine miniaturisierte Applikation entwickelt, die in den Sockel einer E27-Energiesparlampe (CFL) passt. Der Trafo wurde so optimiert, dass in Verbindung mit dem sehr niederohmigen Sourcewiderstand (der IC braucht unter 0,27 V Schaltschwelle für die Stromerkennung) ein Wirkungsgrad über 90% (bei max. Leistung) und ein Leistungsfaktor größer 0,95 erreicht werden konnte.

Durch relativ einfache Optimierung des Trafos ist problemlos eine Anpassung an geringere Leistungen bei gleichen Parametern möglich. Der Einsatz eines Planartrafos trägt dazu bei, die Baugröße weiter zu verringern. Die Ausgangsspannung wurde mit 330 bis 335 V nur knapp über der Scheitelspannung eingestellt, sodass sich ggf. die Elektronik einer Energiesparlampe direkt nachschalten lässt.

Da der Gleichrichter und der Ladekondensator der Original-Vorschaltelektronik genutzt werden, beschränkt sich der Aufwand im Wesentlichen auf den Miniatur-Trafo, den IC, einen FET, eine schnelle Diode und wenige Passivelemente der Baugröße 0805.

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