用于LED照明應(yīng)用的單級反激式電源

　　近年來，LED技術(shù)發(fā)展迅速，由于它具有能效高、壽命長和綠色環(huán)保等優(yōu)勢，被視為最有潛力的下一代照明源。此外，LED技術(shù)還能控制色彩、形狀、照明模式以及光線本身。在室內(nèi)或街道LED照明應(yīng)用中，需要一個把交流輸入電壓轉(zhuǎn)換為直流輸出電壓的電源設(shè)備(PSU)，并有多種不同的拓撲供選用。由于功率限制，低功率LED照明的PSU一般可采用單級轉(zhuǎn)換器，而大功率LED照明應(yīng)用則普遍采用兩級轉(zhuǎn)換器。而本文將介紹一種用于大功率LED照明的單級PSU。這里，功率轉(zhuǎn)換器電路選用反激式轉(zhuǎn)換器拓撲，因為它不需要電感式輸出濾波器；而主變壓器本身就執(zhí)行電感式濾波器的工作，而且輸入和輸出級可被隔離。這種電路采用臨界傳導(dǎo)模式(CRM)PFC控制器，無需檢測輸入電壓和開關(guān)電流，只需要輸出電壓反饋。通過75W單級反激式轉(zhuǎn)換器原型實驗，本文對上述單級PSU、控制方案和反饋方法的可行性進行了分析和探討。

　　用于LED的單級反激式轉(zhuǎn)換器

　　1、基本原理分析

　　圖1所示為一個反激式交流/直流(AC/DC)轉(zhuǎn)換器的電路示意圖。這里同時需要恒壓(CV)和恒流(CC)反饋電路，以避免過載和過壓情況的發(fā)生。在LED照明中，輸出總是滿載，且LED的正向電壓降會隨LED結(jié)溫的升高而減小。因此，在正常情況下，輸出應(yīng)該由CC模式控制，而CV模式只用于過壓保護。

　　這里，控制IC采用了電壓模式CRM PFC控制器FAN7530，其內(nèi)部模塊示意圖如圖2所示。在控制電路中，通過對誤差放大器的輸出與內(nèi)部斜坡信號進行比較來產(chǎn)生開關(guān)信號，故無需輸入電壓和電流。在穩(wěn)態(tài)期間，開關(guān)的導(dǎo)通時間是固定的，但關(guān)斷時間是會改變的。因此，開關(guān)頻率必然隨輸入電壓的變化而變化，如圖3所示。

　　圖4所示為初級端開關(guān)電流、次級端二極管電流和門極驅(qū)動信號(gating signal)的理論波形。MOSFET Q 導(dǎo)通和FRD Do關(guān)斷時工作在零電流條件下，而Q關(guān)斷和Do導(dǎo)通時則工作在硬開關(guān)條件下。

　　在反激式轉(zhuǎn)換器中，變壓器很容易飽和，因為變壓器只在磁滯回線的第一象限內(nèi)工作。此外，如果轉(zhuǎn)換器在臨界傳導(dǎo)模式下工作，其峰值電流會比連續(xù)傳導(dǎo)模式下高出很多。因此，鐵芯間應(yīng)留有空氣隙以防止變壓器飽和。