元器件交易网-中发网全新升级平台
关注我们:
首页 > IC技术 > 集成电路 > 正文

低成本 高PF 高亮度调节的 LED照明设计

核心提示: 本文将为大家介绍一款可同时拥有小体积、低成本、高PF和高TRIAC亮度调节性能的LED驱动器的设计。本设计采用带有一次侧恒定功率控制的单级功率因数校正(PFC)反相转换器。它在没有光耦合器的情况下,在单级反相拓扑中实现了一次侧恒定功率控制。可在高压和低压下工作,并可提供350mA的恒定电流,以驱动6支串联LED。

本文介绍了具有TRIAC亮度调节功能的7W AC/DC LED照明驱动器的参考设计。该解决方案采用具有一次侧恒定功率控制的单级功率因数校正(PFC)反相拓扑。文章为您介绍功率转换器的完整分析与设计。最后,我们还为您提供了基于7W应用获得的实验结果。对该设计进行简单修改,便可适用于其他应用。

本PMP4304A参考设计是一款使用TI TPS92210 LED照明功率控制器的TRIAC亮度调节单级功率因数校正LED驱动器。本LED应用主要针对PAR灯泡更换,其拥有小体积、低成本、高PF和高TRIAC亮度调节性能。

该解决方案采用带有一次侧恒定功率控制的单级功率因数校正(PFC)反相转换器。它在没有光耦合器的情况下,在单级反相拓扑中实现了一次侧恒定功率控制。这种驱动器可使用高线压AC或者低线压AC工作。输出可提供350mA的恒定电流,以驱动6支串联LED。

 LED照明驱动器工作原理

功率因数校正单级反相转换器

这种单级功率因数校正转换器采用隔离式反相AC/DC拓扑,它把AC输入线压整流为输入正弦电流的DC输出。单级反相拓扑被广泛用作隔离式LED解决方案,因为它拥有非常低的BOM成本和高效率。

低成本 高PF 高亮度调节的 LED照明设计0

图1:单级反相转换器

传统的单级反相解决方案均采用转换模式来按时调节常量,以实现PFC功能。但是,转换模式的反相拓扑并非为自然PFC,因为占空比和频率经常变化。因此,PF和THD在这种条件下的准确性并不高。

但是,一次侧恒定功率单级反相是一种自然PFC

低成本 高PF 高亮度调节的 LED照明设计1

当Vin的RMS变化时,占空比反向变化。当Vin的RMS受限时,占空比不再变化。因此,当系统稳定时,占空时间和占空度恒定。

与此同时,为了保持恒定功率,系统保持在相同的开关频率下。

由于Ton、L、f和Vin均为常量,因此输入电流为方程式2的自然正弦。

另一方面,输入功率也为方程式3的常量。

总之,我们可以看到,在这种应用中,相比传统的方案,一次侧恒定功率单级方案拥有一定的优势。首先,一次侧恒定功率方案是一种自然的PFC,其PF和THD均优于传统方案。其次,顾名思义,一次侧恒定功率方案仅受一次侧控制。因此,可以把光耦合器排除在外,从而达到低成本BOM。

TPS92210控制器和系统运行

就TPS92210控制器而言,有一个OTM引脚,其可以通过连接它的电阻器来控制Ton时间;详情如下:

低成本 高PF 高亮度调节的 LED照明设计2

为了实现一次侧恒定功率控制,我们使用下列电路,如图2所示。

低成本 高PF 高亮度调节的 LED照明设计3

图2:一次侧恒定功率控制的前馈电路

假设Vin_rms= x,Ton和Vin_rms之间的关系可计算如下:

低成本 高PF 高亮度调节的 LED照明设计4

该公式可简写为方程式7:

低成本 高PF 高亮度调节的 LED照明设计5

为了满足一次侧恒定功率控制的要求( Vrms *Ton= K),选择B=0。同时,可根据输入功率选择A和C。

7W离线恒定功率LED照明驱动器设计

设计规范

低成本 高PF 高亮度调节的 LED照明设计6

表1:电气设计规范

原理图

低成本 高PF 高亮度调节的 LED照明设计7

图3:PMP4304A原理图PCB布局

低成本 高PF 高亮度调节的 LED照明设计8

图4:电路板组装图—层1

低成本 高PF 高亮度调节的 LED照明设计9

图5:电路板组装图—层2

效率

低成本 高PF 高亮度调节的 LED照明设计10

图6:效率与输入电压的关系

线压调节

低成本 高PF 高亮度调节的 LED照明设计11

图7:输出电流与输入电压

功率因数

低成本 高PF 高亮度调节的 LED照明设计12

图8:功率因数与输入电压的关系

TRIAC亮度调节性能

低成本 高PF 高亮度调节的 LED照明设计13

表2:不同亮度调节器导通角的输出电流

低成本 高PF 高亮度调节的 LED照明设计14

图9:输出电流与亮度调节器导通角的关系

低成本 高PF 高亮度调节的 LED照明设计15

低成本 高PF 高亮度调节的 LED照明设计16

图11:不同导通角的输入电流与输入电压

结论

本文分析了一次侧恒定功率控制单级反相LED驱动器,并介绍了使用基于TPS92210的一次侧控制的优势。同时,我们还实施了一款实际的7W设计。它体现了TPS92210解决方案的诸多好处,如小外形尺寸、低成本、高PF和高TRIAC亮度调节性能。

买正品元器件就上天交商城!

扫描左侧的二维码

科技圈最新动态一手掌握
每日砸蛋,中奖率100%

责任编辑:许永超