LED驅動電源單極PFC反激式開關電源的設計(一)
因為環(huán)境能源要求,在越來越多的電子產品使用的電源要求越來越高,特別是LED驅動電源要求在5W以上的產品都要求高功率因素,低諧波,高效率,但是因為又有體積和成本的考量,傳統(tǒng)的PFC+PWM的方式電路復雜,成本高昂,因此在小功率(65W左右)的應用場合一般會選用單極PFC的方式應用,特別是在T5,T8等LED驅動電源得到廣泛的應用,并成為目前的主流應用方案。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/175116.htm目前市面上的PFC有很多,下面以市面上得到廣泛應用的LD7591及其升級版本LD7830,主要用LD7830來做說明介紹。
一、介紹:
LD7830是一款具有功率因素校正功能的LED驅動芯片,它通過電壓模式控制來穩(wěn)定輸出且實現(xiàn)高功率因素(PF)與低總諧波失真(THD)特性。LD7830能在寬輸入電壓范圍內應用,且保持極低的總諧波失真。LD7830具備豐富的保護功能,如輸出過壓保護(OVP),輸出短路保護(SCP),芯片內置過溫保護(OTP),Vcc過壓保護,開環(huán)保護等保護功能令LED驅動電源系統(tǒng)工作起來更加安全可靠。LD7830在LD7591的基礎上增加了高壓啟動,OLP保護功能和軟啟動功能,使系統(tǒng)的待機功耗更低至0.3W以下,同時短路保護更加可靠。
二、LD7830特點:
內置500V高壓啟動電路
高PFC功能控制器
高效過渡模式控制
寬范圍UVLO (16V開,7.5V 關)
最大250KHZ工作頻率
內置VCC過壓保護
內置過載保護(OLP)功能
過電流保護(OCP)功能
500/-800mA驅動能力
內置8ms軟啟動
內置過溫保護(OTP)保護
三應用范圍:
AC/DC LED照明驅動應用
65W以下適配器
四、典型應用

圖一
五、系統(tǒng)設計
LD7830的典型應用為反激拓撲結構,如圖一所示。
5.1我們首先介紹LD7830的反激工作原理,假設交流輸入電壓波形是理想正弦波,整流橋也是理想的,則整流后輸入電壓瞬時值Vin(t)可表示為:
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其中VPK為交流輸入電壓峰值,VPK=√2×VRMS , Vrms為交流輸入電壓有效值,F(xiàn)L為交流輸入電壓頻率。再假定在半個交流輸入電壓周期內LD7830誤差放大器的輸出VCOMP為一恒定值,則初級電感電流峰值瞬時值I PKP(t)為:
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其中IPKP為相對于輸入電壓初級電感電流峰值的最大值。
在反激電路中,當MOSFET導通時,輸入電壓Vin(t)對電感充電,同時輸出電容對負載放電,初級電感電流從零開始上升,令θ=2×π×FL×t:
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Ton為MOSFET導通時間,Lp為初級電感量,由上式可見,TON與相位無關。
假設變壓器的效率為1且繞組間完全耦合,當MOSFET關斷時,次級電感對輸出電容充電和對負載放電,則:
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其中,TOFF為MOSFET關斷時間,I PKS(θ)為次級峰值電流瞬時值,Ls為次級電感量, Vout為輸出電壓, VF為輸出整流管正向壓降,n為初次級匝比,TOFF隨輸入電壓瞬時值變化而變化。
工作電流波形如圖二所示,可見,在半個輸入電壓周期內,只要控制TON固定,則電感電流峰值跟隨輸入電壓峰值,且相位相同,實現(xiàn)高功率因素PF.

圖二
5.2下面將針對反激拓撲結構介紹相關參數(shù)設計流程
5.2.1首先根據(jù)實際應用確定規(guī)格目標參數(shù),如最小交流輸入電壓Vinmin, 最大交流輸入電壓Vinmax,交流輸入電壓頻率FL,輸出電壓Vout,輸出電流Iout,最大兩倍頻輸出電壓紋波ΔVo等。 然后針對目標參數(shù)進行系統(tǒng)參數(shù)預設計,先估計轉換效率η來計算系統(tǒng)最大輸入功率;最大輸入功率Pin可表示為:
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再確定系統(tǒng)最小工作頻率,LD7830 的開關頻率是個變化量,表示為:
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