使用離線一次側傳感控制的LED照明驅動器

本文將向您介紹一款使用了TI離線一次側傳感控制器TPS92310的低功耗LED照明驅動器解決方案。由于使用了恒定的導通時間反激拓撲以及一次側傳感控制，該解決方案可以實現(xiàn)高效率以及良好的線壓和負載調節(jié)功能。就GU10替代LED燈泡而言，參考設計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載調節(jié)功能、高效率以及整體LED照明保護功能。

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，單級反激結構是一款頗具吸引力的拓撲結構。單級反激結構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(例如：恒定導通時間控制等)的高功率因數(shù)

●相比其他雙級拓撲結構，外形尺寸更小

盡管單級反激結構用于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)定的線壓和負載調節(jié)，實現(xiàn)一次側回授(PSR)

●LED開路或者短路保護

TI TPS92310控制器是一種單級一次側傳感AC/DC控制器，用于驅動高亮度LED的恒定電流。它工作在零電流檢測轉換模式(TM)下。線壓半周期內，“導通時間”(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進行調節(jié)，以便將LED電流調節(jié)至預設水平，而該水平由一個外部檢測電阻器設置。TON同時也用于反激、升壓以及降升壓轉換器的控制設計。這種轉換器工作在轉換模式下，使用固定不變的導通時間控制來達到高功率因數(shù)。另外，TON還可用于對工作在轉換模式的降壓轉換器進行控制，其通用LED驅動器使用峰值電流控制。

一次側檢測不要求使用光耦合器和二次側電路，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、輸出過壓保護(OVP)或者開路LED保護、短路LED保護以及熱關機保護等功能，而所有這些功能都為LED照明提供了保護措施。

1.2 恒定導通時間控制

在傳統(tǒng)升壓功率因數(shù)校正轉換器中，恒定導通時間控制的轉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)。

對于工作在轉換模式下的單級反激拓撲結構來說，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撲使用固定(恒定)TON，仍然可以達到高功率因數(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。

圖1:TON和TOFF期間電流波形