使用一次側(cè)回授的 4.2 W GU10 LED 照明驅(qū)動(dòng)器
圖 4 TPS92310 方塊圖
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/200023.htm1.4 ZCD 檢測(cè)、延遲設(shè)置與輸出過(guò)壓
零交叉檢測(cè) (ZCD) 引腳對(duì)變壓器輔助繞組進(jìn)行零電流檢測(cè)。當(dāng) ZCD 電壓低于VZCD(TRIG)電平時(shí),內(nèi)部 RS 觸發(fā)器便向 IDLY 延遲模塊發(fā)送一個(gè) ZCD 信號(hào),觸發(fā)下一個(gè)開關(guān)周期。該引腳的雙層檢測(cè) (ARM/TRIG),可以確保開關(guān) FET 在隔離變壓器二次側(cè)零電流時(shí)“開啟”。圖 5 顯示了開關(guān) FET“漏電流”的典型開關(guān)波形圖。控制器還會(huì)為 ZCD 檢測(cè)提供 300ns 的空余時(shí)間,以避免出現(xiàn)任何可能的振鈴影響。
為了降低轉(zhuǎn)換器工作期間的 EMI 和開關(guān)損耗,TPS92310 控制器使用了一個(gè) DLY 引腳。連接一個(gè)外電路電阻器,可以很容易地控制延遲計(jì)時(shí)器。利用這種 IDLY 引腳,轉(zhuǎn)換器可以確保變壓器繞組零電流,無(wú)需“開啟”主開關(guān) FET。必須根據(jù)隔離變壓器主繞組電感和開關(guān) FET 漏極充電之間的諧振頻率,來(lái)考慮預(yù)設(shè)延遲計(jì)時(shí)器值。利用下列方程式,我們可以計(jì)算得到Tdly:
其中:
Lp=變壓器一次繞組電感
Coss=MOSFET 輸出電容
Tdly 用于控制 VCOMP 的放電時(shí)間,因此它必須由連接 DLY 引腳的外部電路電阻器來(lái)設(shè)置,如圖 6 所示。
圖 5 典型開關(guān)波形
圖 6 Tdly 設(shè)置曲線
ZCD 引腳同時(shí)也用作輸出過(guò)壓保護(hù)。輔助繞組上的正電壓呈現(xiàn)為輸出LED 電壓,會(huì)被外部分壓式電阻器檢測(cè)到,如圖 7 所示。ZCD 引腳上的過(guò)壓超出 OVP 閾值 3 個(gè)周期。驅(qū)動(dòng)輸出應(yīng)被關(guān)閉,并且控制器實(shí)施重啟模式。OVP 電壓的計(jì)算方法如下:
其中:
Ns=輔助繞組匝數(shù)
Na=輸出繞組匝數(shù)
VD=輸出整流器的正向電壓
輔助繞組上的負(fù)電壓代表輸入電壓的反射電壓,因此,當(dāng)選擇 RU 時(shí),需考慮電阻器的功耗。0.2mA 到 0.5mA 的電流較為合適。把一個(gè)二極管連接至 ZCD 引腳,以將這種負(fù)電壓控制在 1V 以下。我們總是會(huì)在 ZCD 引腳和 GND 之間連接一個(gè)小容量電容器 C,目的是消除可能出現(xiàn)的振鈴影響,確保精確的 OVP,并實(shí)現(xiàn)適合的谷值開關(guān)接通。
圖 7 ZCD 引腳連接電路
1.5 輸出短路保護(hù)
TPS92310 控制器工作在電壓模式控制下,需要使用逐周期限制,以實(shí)現(xiàn) OCP 和 SCP。在這種隔離式反激結(jié)構(gòu)中,控制器提供兩種具有不同 OCP 閾值(0.64V 和 3.4V)的恒定導(dǎo)通時(shí)間模式。利用如下方程式,可以計(jì)算出主電流的檢測(cè)電壓大?。?/p>
其中:
REF=控制器的 0.14
VLED = 12 V
VD = 0.8 V
Vin_min = 127 Vdc
本設(shè)計(jì)中,Vor 約等于 85V,也即 Nx(VLED + VD)
η=效率,低線壓時(shí)估算得到約 0.8
對(duì)于這種傳統(tǒng)型反激設(shè)計(jì),Visns 約為 0.53 V。
由于 Vin_min 電壓固定,而 Vor 設(shè)計(jì)電壓也幾乎固定不變,因此,當(dāng) LED電壓不同時(shí),Visns 幾乎為恒定。檢測(cè)電壓低于 OCP 閾值,因此我們可以配置 0.64 V OCP 閾值的恒定導(dǎo)通時(shí)間模式,實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的輸出短路保護(hù)。這種模式可以用于所有傳統(tǒng)反激設(shè)計(jì)中。為了避免輸出短路期間 ZCD 檢測(cè)的振鈴干擾,必須在 ZCD 引腳和 GND 之間連接一個(gè)小容量電容器,以消除偽 ZCD 檢測(cè)。一個(gè) 10-Pf 電容器較為適合于這種設(shè)計(jì)。圖 8 顯示了輸出短路波形。
圖 8 輸出短路保護(hù) (SCP) 波形
1.6 外部線壓調(diào)節(jié)補(bǔ)償
由于控制器固有的傳播延遲,高線壓和低線壓下存在不同的峰值電流,如圖 9 所示。相同傳播延遲情況下,相比低線壓輸入電壓,高線壓輸入電壓會(huì)產(chǎn)生更高的電流差。根據(jù)方程式 1,輸入電流檢測(cè)誤差會(huì)影響 LED 電流,導(dǎo)致線壓調(diào)節(jié)效果不是很好。當(dāng)輸入電壓從低線壓變?yōu)楦呔€壓時(shí),有兩種方法可以改善線壓調(diào)節(jié):
1、 添加一個(gè)快速關(guān)閉電路(如圖 10 所示)。它可以減少 MOSFET 開關(guān)延遲,并改善本設(shè)計(jì)中 230 Vac 的 5 mA 電流容限。
2、 添加一個(gè)輸入電壓檢測(cè)電路(如圖 11 所示),以縮短高線壓下的導(dǎo)通時(shí)間;通過(guò)調(diào)節(jié) R17 至 110 Vac 和 230 Vac 線壓,達(dá)到理想的高電流精確度。R19、R19 和R20判定LED電流的拐點(diǎn)。圖 12 顯示了使用外部補(bǔ)償?shù)木€壓調(diào)節(jié)比曲線。
圖 9 固有傳播延遲
圖 10 快速關(guān)閉電路
評(píng)論