使用一次側(cè)回授的4.2 W GU10 LED照明驅(qū)動器
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摘要
本文將向您介紹一款使用了 TI 離線一次側(cè)傳感控制器 TPS92310 的低功耗 LED 照明驅(qū)動器解決方案。由于使用了恒定的導(dǎo)通時間反激拓?fù)湟约耙淮蝹?cè)傳感控制，該解決方案可以實現(xiàn)高效率以及良好的線壓和負(fù)載調(diào)節(jié)功能。就 GU10 替代 LED 燈泡而言，參考設(shè)計 PMP4325 具有合適的小外形尺寸（30mm×18mm×10mm），其可支持常見的 AC 線路輸入以及 3 或 4 個 LED 串聯(lián)輸出，恒定輸出電流為 350mA。實驗顯示，就LED 照明而言，該解決方案具有良好的線壓和負(fù)載調(diào)節(jié)功能、高效率以及整體LED照明保護(hù)功能。
1、理論操作
1.1 TPS92310 控制器
對于額定功率較低的 LED 照明來說，單級反激結(jié)構(gòu)是一款頗具吸引力的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。單級反激結(jié)構(gòu)之所以能夠廣泛用于 LED 照明，其原因如下：
- 電隔離減少了總體物料清單成本 (BOM)
- 使用特殊控制架構(gòu)（例如：恒定導(dǎo)通時間控制等）的高功率因數(shù)
- 相比其他雙級拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，外形尺寸更小
盡管單級反激結(jié)構(gòu)用于 LED 照明時擁有諸多優(yōu)點，但仍然有一些問題需要解決。這些問題包括：
- 高功率因數(shù)
- 穩(wěn)定的線壓和負(fù)載調(diào)節(jié)，實現(xiàn)一次側(cè)回授 (PSR)
- LED 開路或者短路保護(hù)
TI TPS92310 控制器是一種單級一次側(cè)傳感 AC/DC 控制器，用于驅(qū)動高亮度 LED 的恒定電流。它工作在零電流檢測轉(zhuǎn)換模式 (TM) 下。線壓半周期內(nèi)，“導(dǎo)通時間”(TON) 幾乎恒定不變。因此，它本身便具有功率因數(shù)校正 (PFC)，因為主繞組的峰值電流，隨輸入線壓曲線變化而變化。對 TON 進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便將 LED 電流調(diào)節(jié)至預(yù)設(shè)水平，而該水平由一個外部檢測電阻器設(shè)置。TON 同時也用于反激、升壓以及降升壓轉(zhuǎn)換器的控制設(shè)計。這種轉(zhuǎn)換器工作在轉(zhuǎn)換模式下，使用固定不變的導(dǎo)通時間控制來達(dá)到高功率因數(shù)。另外，TON 還可用于對工作在轉(zhuǎn)換模式的降壓轉(zhuǎn)換器進(jìn)行控制，其通用 LED 驅(qū)動器使用峰值電流控制。
一次側(cè)檢測不要求使用光耦合器和二次側(cè)電路，因此組件數(shù)目更少，PCB 解決方案也更緊湊。另外，這種控制器還擁有逐周期電流限制、輸出短路保護(hù)、輸出過壓保護(hù) (OVP) 或者開路 LED 保護(hù)、短路 LED 保護(hù)以及熱關(guān)機保護(hù)等功能，而所有這些功能都為 LED 照明提供了保護(hù)措施。
1.2 恒定導(dǎo)通時間控制
在傳統(tǒng)升壓功率因數(shù)校正轉(zhuǎn)換器中，恒定導(dǎo)通時間控制的轉(zhuǎn)換模式通常用于讓輸入電流與輸入電壓保持同相，以獲得高功率因數(shù)和低總諧波失真 (THD)。
對于工作在轉(zhuǎn)換模式下的單級反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來說，它并非本身固有的功率因數(shù)校正，因為占空比和頻率在形狀循環(huán)期間始終會不斷變化。因此，在這種條件下，功率因數(shù)和總諧波失真都不理想。幸運的是，過濾模式下工作的單級反激拓?fù)涫褂霉潭ǎê愣ǎ?span>TON，仍然可以達(dá)到高功率因數(shù)和低總諧波失真。如圖 1 所示，平均輸入電流為一個近似正弦波，且其相位與輸入電壓相同。
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