低成本、高PF、高亮度調(diào)節(jié)的LED驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)
出處:我愛(ài)方案網(wǎng) 發(fā)布于:2014-07-04 14:41:24
導(dǎo)讀:本LED驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方案方案擁有小體積、低廉、高PF和高TRIAC亮度調(diào)節(jié)性能。為了便于理解提供了基于7W應(yīng)用獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果作參考。只要對(duì)該設(shè)計(jì)方案進(jìn)行簡(jiǎn)單修改,便可適用于其他應(yīng)用。
本方案采用帶有側(cè)恒定功率控制的單級(jí)功率因數(shù)校正(PFC)反相轉(zhuǎn)換器。它在沒(méi)有光耦合器的情況下,在單級(jí)反相拓?fù)渲袑?shí)現(xiàn)了側(cè)恒定功率控制??稍诟邏汉偷蛪合鹿ぷ鳎⒖商峁?50mA的恒定電流,以驅(qū)動(dòng)6支串聯(lián)LED。
本PMP4304A參考設(shè)計(jì)是一款使用TI TPS92210 LED照明功率控制器的TRIAC亮度調(diào)節(jié)單級(jí)功率因數(shù)校正LED驅(qū)動(dòng)器。
介紹了一款具有TRIAC亮度調(diào)節(jié)功能的7W AC/DC LED照明驅(qū)動(dòng)器的參考設(shè)計(jì)方案。該解決方案采用具有側(cè)恒定功率控制的單級(jí)功率因數(shù)校正(PFC)反相拓?fù)?。文章為您介紹功率轉(zhuǎn)換器的完整分析與設(shè)計(jì)。,我們還為您提供了基于7W應(yīng)用獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。對(duì)該設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)單修改,便可適用于其他應(yīng)用。
LED照明驅(qū)動(dòng)器工作原理
功率因數(shù)校正單級(jí)反相轉(zhuǎn)換器
這種單級(jí)功率因數(shù)校正轉(zhuǎn)換器采用隔離式反相AC/DC拓?fù)洌袮C輸入線壓整流為輸入正弦電流的DC輸出。單級(jí)反相拓?fù)浔粡V泛用作隔離式LED解決方案,因?yàn)樗鼡碛蟹浅5偷腂OM成本和高效率。

圖1 單級(jí)反相轉(zhuǎn)換器
傳統(tǒng)的單級(jí)反相解決方案均采用轉(zhuǎn)換模式來(lái)按時(shí)調(diào)節(jié)常量,以實(shí)現(xiàn)PFC功能。但是,轉(zhuǎn)換模式的反相拓?fù)洳⒎菫樽匀籔FC,因?yàn)檎伎毡群皖l率經(jīng)常變化。因此,PF和THD在這種條件下的準(zhǔn)確性并不高。
但是,側(cè)恒定功率單級(jí)反相是一種自然PFC。
當(dāng)Vin的RMS變化時(shí),占空比反向變化。當(dāng)Vin的RMS受,占空比不再變化。因此,當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí),占空時(shí)間和占空度恒定。
與此同時(shí),為了保持恒定功率,系統(tǒng)保持在相同的開(kāi)關(guān)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(yīng)用中,相比傳統(tǒng)的方案,側(cè)恒定功率單級(jí)方案擁有一定的優(yōu)勢(shì)。首先,側(cè)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(cè)恒定功率方案僅受側(cè)控制。因此,可以把光耦合器排除在外,從而達(dá)到低成本BOM。
TPS92210控制器和系統(tǒng)運(yùn)行
就TPS92210控制器而言,有一個(gè)OTM引腳,其可以通過(guò)連接它的電阻器來(lái)控制Ton時(shí)間。詳情如下:
為了實(shí)現(xiàn)側(cè)恒定功率控制,我們使用下列電路,如圖2所示。
圖2 側(cè)恒定功率控制的前饋電路
假設(shè)Vin_rms= x,Ton和Vin_rms之間的關(guān)系可計(jì)算如下:
該公式可簡(jiǎn)寫(xiě)為方程式7:
為了滿足側(cè)恒定功率控制的要求( Vrms *Ton= K),選擇B=0.同時(shí),可根據(jù)輸入功率選擇A和C.
7W離線恒定功率LED照明驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)規(guī)范
表1 電氣設(shè)計(jì)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(guān)系
線壓調(diào)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(guān)系
TRIAC亮度調(diào)節(jié)性能
表2:不同亮度調(diào)節(jié)器導(dǎo)通角的輸出電流
圖9 輸出電流與亮度調(diào)節(jié)器導(dǎo)通角的關(guān)系
圖11 不同導(dǎo)通角的輸入電流與輸入電壓
結(jié)論
本文對(duì)側(cè)恒定功率控制單級(jí)反相LED驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析,并介紹了使用基于TPS92210的側(cè)控制的優(yōu)點(diǎn)。另外,還實(shí)施了一款實(shí)際的7W設(shè)計(jì)。它體現(xiàn)了TPS92210解決方案的很多優(yōu)點(diǎn),如小體積、低成本、高PF和高TRIAC亮度調(diào)節(jié)性能。
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