具有高功率因數的LED驅動器設計步驟

　　由于 LED 燈廣泛用于各種應用，它們的形狀和大小也多種多樣，以適合具體的燈具。另外，LED 驅動器的設計也應該合理，以便適應各種類型的 LED 以及定制化規(guī)格。正因如此，LED 電壓可能會根據 LED 串聯數量或溫度在較大范圍內變化。但是，不管何種設計，LED 電流都應該保持恒定，因為總流明與電流成正比。同時，高功率因數 （PF） 和低總諧波失真 （THD） 成為 LED 驅動器的關鍵設計要求。因此，適合較寬輸出電壓范圍的驅動器有助于增加靈活性，以及兼容各種 LED 的特性。本文介紹了一款集成有先進初級端調節(jié) （PSR） 技術的 PWM 控制器，并提供了適用于較寬輸出電壓范圍的單級反激式轉換器設計指南。

　　1. 初級端調節(jié)控制器及其運行模式

　　LED 驅動器的初級端調節(jié) （PSR） 解決方案使得固態(tài)照明 （SSL） 產品符合國際法規(guī)（比如 Energy Star）。PSR 僅僅根據電源初級端的信息，精確控制輸出電流，不僅消除了輸出電流感測損耗，而且無需次級反饋電路。因此，允許在小尺寸改型燈具中使用驅動器電路以及滿足國際法規(guī)，而不會過多增加 SSL 應用的成本。Fairchild 的 FL7733 脈寬調制 （PWM） PSR 控制器有助于簡化設計從而滿足 SSL 要求，同時無需使用外部元件。FL7733 提供高精度輸出電流調節(jié)，以應對變壓器磁化電感、輸入和輸出電壓信息的改變，并提供強大的保護功能實現系統(tǒng)可靠性。

　　圖 1. 初級端調節(jié)反激式轉換器和關鍵波形

　　模式 I

　　在 MOSFET 導通期間 （tON），輸入電壓 （VIN） 施加在變壓器的初級端電感 （Lm） 上。然后，MOSFET 的漏電流 （IDS） 從零線性增加至峰值 （IDS.PK），如圖 1所示。在此期間，電能從輸入獲取并存儲在電感中。

　　模式 II

　　MOSFET （Q） 關斷時，變壓器中存儲的電能迫使整流二極管 （D） 導通。當二極管導通時，輸出電壓 （VOUT） 和二極管正向壓降 （VF）施加到變壓器次級端電感，二極管電流 （ID） 從峰值 （IDS.PK·NP/NS） 線性減小至零。在電感電流放電時間 （tDIS） 結束時，變壓器中存儲的所有能量都被傳輸至輸出。

　　模式 III

　　當二極管電流達到零時，變壓器輔助繞組電壓開始因初級端電感 （Lm）與 MOSFET （Q） 上加載的有效電容之間的諧振而振蕩。

　　輸出電流可以通過峰值漏電流和電感電流放電時間估計，因為輸出電流與穩(wěn)態(tài)下的二極管電流平均值相同。漏電流峰值由 CS 峰值電壓檢測器確定，而電感電流放電時間由 tDIS檢測器檢測。根據峰值漏電流、電感電流放電時間和工作開關周期信息，創(chuàng)新型 TRUECURRENT 計算模塊可估算輸出電流如下：

　　 （1）

　　 （2）

　　圖 2. DCM 控制

　　應該保證 DCM，以實現反激式拓撲中的高功率因數。為了在較寬的輸出電壓范圍內維持 DCM，在線性頻率控制中由輸出電壓線性調節(jié)開關頻率。輸出電壓由輔助繞組和連接至 VS 引腳的電阻分壓器檢測，如圖 2所示。當輸出電壓降低時，次級二極管導通時間增加，DCM 控制會延長開關周期，從而在較寬的輸出電壓范圍內保持 DCM 運行。