低成本、高PF、高亮度調節(jié)的LED驅動器設計
出處:我愛方案網 發(fā)布于:2014-07-04 14:41:24
導讀:本LED驅動設計方案方案擁有小體積、低廉、高PF和高TRIAC亮度調節(jié)性能。為了便于理解提供了基于7W應用獲得的實驗結果作參考。只要對該設計方案進行簡單修改,便可適用于其他應用。
本方案采用帶有側恒定功率控制的單級功率因數(shù)校正(PFC)反相轉換器。它在沒有光耦合器的情況下,在單級反相拓撲中實現(xiàn)了側恒定功率控制?稍诟邏汉偷蛪合鹿ぷ,并可提供350mA的恒定電流,以驅動6支串聯(lián)LED。
本PMP4304A參考設計是一款使用TI TPS92210 LED照明功率控制器的TRIAC亮度調節(jié)單級功率因數(shù)校正LED驅動器。
介紹了一款具有TRIAC亮度調節(jié)功能的7W AC/DC LED照明驅動器的參考設計方案。該解決方案采用具有側恒定功率控制的單級功率因數(shù)校正(PFC)反相拓撲。文章為您介紹功率轉換器的完整分析與設計。,我們還為您提供了基于7W應用獲得的實驗結果。對該設計進行簡單修改,便可適用于其他應用。
LED照明驅動器工作原理
功率因數(shù)校正單級反相轉換器
這種單級功率因數(shù)校正轉換器采用隔離式反相AC/DC拓撲,它把AC輸入線壓整流為輸入正弦電流的DC輸出。單級反相拓撲被廣泛用作隔離式LED解決方案,因為它擁有非常低的BOM成本和高效率。
圖1 單級反相轉換器
傳統(tǒng)的單級反相解決方案均采用轉換模式來按時調節(jié)常量,以實現(xiàn)PFC功能。但是,轉換模式的反相拓撲并非為自然PFC,因為占空比和頻率經常變化。因此,PF和THD在這種條件下的準確性并不高。
但是,側恒定功率單級反相是一種自然PFC。

當Vin的RMS變化時,占空比反向變化。當Vin的RMS受,占空比不再變化。因此,當系統(tǒng)穩(wěn)定時,占空時間和占空度恒定。
與此同時,為了保持恒定功率,系統(tǒng)保持在相同的開關頻率下。
由于Ton、L、f和Vin均為常量,因此輸入電流為方程式2的自然正弦。
另一方面,輸入功率也為方程式3的常量。
總之,我們可以看到,在這種應用中,相比傳統(tǒng)的方案,側恒定功率單級方案擁有一定的優(yōu)勢。首先,側恒定功率方案是一種自然的PFC,其PF和 THD均優(yōu)于傳統(tǒng)方案。其次,顧名思義,側恒定功率方案僅受側控制。因此,可以把光耦合器排除在外,從而達到低成本BOM。
TPS92210控制器和系統(tǒng)運行
就TPS92210控制器而言,有一個OTM引腳,其可以通過連接它的電阻器來控制Ton時間。詳情如下:

為了實現(xiàn)側恒定功率控制,我們使用下列電路,如圖2所示。

圖2 側恒定功率控制的前饋電路
假設Vin_rms= x,Ton和Vin_rms之間的關系可計算如下:

該公式可簡寫為方程式7:

為了滿足側恒定功率控制的要求( Vrms *Ton= K),選擇B=0.同時,可根據輸入功率選擇A和C.
7W離線恒定功率LED照明驅動器設計
設計規(guī)范
表1 電氣設計規(guī)范

原理圖

圖3 PMP4304A原理圖
PCB布局

圖4 電路板組裝圖-層1

圖5 電路板組裝圖-層2
效率

圖6 效率與輸入電壓的關系
線壓調節(jié)

圖7 輸出電流與輸入電壓
功率因數(shù)

圖8 功率因數(shù)與輸入電壓的關系
TRIAC亮度調節(jié)性能
表2:不同亮度調節(jié)器導通角的輸出電流


圖9 輸出電流與亮度調節(jié)器導通角的關系



圖11 不同導通角的輸入電流與輸入電壓
結論
本文對側恒定功率控制單級反相LED驅動器進行了簡單分析,并介紹了使用基于TPS92210的側控制的優(yōu)點。另外,還實施了一款實際的7W設計。它體現(xiàn)了TPS92210解決方案的很多優(yōu)點,如小體積、低成本、高PF和高TRIAC亮度調節(jié)性能。
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