用于低成本高效率離線LED驅(qū)動器的初級端調(diào)節(jié)技術(shù)

初級端調(diào)節(jié)的基本概念
圖2為初級端調(diào)節(jié)反激式轉(zhuǎn)換器的基本電路示意圖及其典型波形。一般而言，斷續(xù)傳導模式(discontinuous conduction mode，DCM)輸出調(diào)節(jié)性能較好，因此是初級端調(diào)節(jié)的首選工作模式。初級端調(diào)節(jié)的關(guān)鍵在于如何在無直接檢測的前提下獲得輸出電壓和電流的信息。一旦獲得這些數(shù)值，通過傳統(tǒng)的PI控制方法就可以輕易進行控制了。

在MOSFET導通時間(TON)內(nèi)，初級端電感(Lm)加載輸入電壓(VIN)。于是，MOSFET電流(Ids)從0線性增加到峰值(Ipk)。在這段時間內(nèi)，能量從輸入端轉(zhuǎn)移存儲在電感中。當MOSFET關(guān)斷時，存儲在電感中的能量促使整流二極管(D)導通。在二極管導通時間(TD)內(nèi)，輸出電壓(Vo)加載在次級端電感上(Lm×Ns2/Np2)，二極管電流(ID)從峰值(Ipk×Np/Ns)線性下降至0。在TD結(jié)束時，所有存儲在電感中的能量都釋放到輸出端。在此期間，輸出電壓和二極管正向壓降之和反映到輔助繞組端，表示為(Vo+VF)×Na/Ns。由于二極管正向壓降隨電流減小而減小，在二極管導通時間結(jié)束時，二極管電流減小為0，故這時輔助繞組電壓能最好地反映出輸出電壓。因此，通過在二極管導通時間結(jié)束時對繞組電壓進行簡單采樣，就可以得到輸出電壓的信息，而二極管導通時間則可通過監(jiān)控輔助繞組電壓而獲得。

圖3 集成式電源開關(guān)(FSCQ-系列)的內(nèi)部模塊示意圖

同時，輸出電流的估算需要一些乘法計算。假設(shè)輸出電流與二極管穩(wěn)態(tài)時的平均電流相等，輸出電流可通過下式估算：Io=Ipk×(Np/Ns)×(TD/2Ts)。輸出電流估算器通過一個峰值檢測電路來獲取漏極電流峰值，并利用二極管導通時間(TD)計算出輸出電流。

集成式初級端調(diào)節(jié)控制器
初級端調(diào)節(jié)PWM控制器，如飛兆半導體公司的FAN102，是一種專門處理初級端調(diào)節(jié)離線LED驅(qū)動器設(shè)計的技術(shù)。這種技術(shù)可顯著簡化滿足更嚴苛效率要求的設(shè)計難題，并省去增加成本和可靠性問題的外部組件，如光耦合器和KA431。圖3為FAN102的內(nèi)部模塊示意圖。該器件具有一個用于誤差放大器的容差為±1%的內(nèi)部參考電壓，可以根據(jù)外部組件的容差將輸入電流/電壓變化減至最小，另外還帶有一個集成式外部組件溫度變化補償電路，無論溫度如何變化，均可獲得高精度。其內(nèi)部振蕩器具有跳頻功能以減小EMI，可在輸入端使用小型線路濾波器。

結(jié)論
結(jié)合了采樣和輸出估算的專有技術(shù)可為各種離線LED驅(qū)動器提供調(diào)節(jié)精確、成本更低的實現(xiàn)方案―從街燈到醫(yī)療應用，乃至櫥柜燈和臺燈這類消費電子應用都可實現(xiàn)?，F(xiàn)在，這些LED驅(qū)動器能夠?qū)崿F(xiàn)更小的尺寸、更低的成本和更高的效率。