使用PFC電路的LED 驅動器設計

　　LED 照明設計人員通常在尋找能夠為中低功率范圍內的應用提供低功耗、更小的系統封裝，當然還有更低的成本（同時仍提供高可靠性）的 LED 驅動器。為了滿足這一需求，LED 驅動器制造商在其最新努力中一直在整合功率因數校正 （PFC） 電路以提高電能質量，并通過消除次級反饋電路來降低成本的初級側調節 （PSR）。他們還使用反激拓撲來簡化設計。

　　LED 驅動器制造商在其設計中使用 PFC 電路來實現更好的電能質量 - 更低的功率損耗 - 以滿足各種區域監管標準。PSR 還做了一些其他有益的事情：它消除了輸出電流感應損耗和所有次級反饋電路，這使得開發效率更高的 LED 驅動器成為可能，而沒有大的附帶價格標簽。它還允許更高的可靠性，因為它無需次級反饋電路即可調節 LED 驅動器輸出電壓。

　　一個例子是飛兆半導體的 FL7733A單級 PSR 反激式 LED 驅動器。該 LED 驅動器旨在提供恒定的亮度和 LED 照明的即時無閃爍開啟。具有 PSR 的 FL7733A 減少了中低功率 LED 轉換器中的元件數量，無需輸入大容量電容器和次級反饋電路，這也降低了成本。進一步節省空間的是 FL7733A 控制器的小型 8 引腳小外形封裝 （SOP）。該設備非常適合 SSL 筒燈以及 PAR 和 A19 燈泡應用。

　　FL7733A LED 驅動器（圖 1）可用于各種 5 瓦 （W） 至 60+ W 的室內和室外 LED 應用。LED 驅動器還提供嚴格的恒流調節、高功率因數 （PF） 和低總諧波失真 （THD），因此可以滿足許多區域市場的要求。據 Fairchild 稱，它符合全球標準，在通用線路電壓條件下 THD 《10%，遠低于大多數地區法規中包含的 30% THD。Fairchild 表示，這些特性共同幫助設計人員在單一解決方案中滿足 LED 照明的全球標準和法規。

　　》0.9 的高 PF 和低 THD 是通過最小化開啟波動來實現的。在反激式或降壓-升壓拓撲中，非連續導通模式 （DCM） 操作中的恒定導通時間和恒定頻率可實現高 PF 和低 THD。一般來說，業界已經承認 DCM 常用于 PSR 反激拓撲，因為它提供了更好的輸出調節。

　　這些器件還集成了保護功能，包括 LED 短路/開路、輸出二極管短路、感應電阻短路/開路、逐周期限流、過熱以實現高系統可靠性和欠壓鎖定。該器件還使用雙過壓保護 （OVP） 來滿足 60 V 輸出規定下的 UL SELV。除了節省電路板空間外，這些保護功能還有助于提高 LED 照明的可靠性。

　　圖 1：FL7733A PSR 反激式 LED 驅動器框圖。通過消除對次級側反饋電路的需要，實現了低成本設計。（由飛兆半導體提供）

　　此外，LED 驅動器具有集成的高壓啟動電路，可實現快速啟動（在 85 V AC時《200 ms ）和高系統效率。該器件在啟動期間使用自適應反饋環路控制將初始反饋條件設置為接近穩態，因此 LED 電流不會出現過沖或下沖。

　　由于飛兆半導體的 TRUECURRENT 技術可實現嚴格的恒流輸出容差，FL7733A 使設計的恒流容差低于通用線路電壓的 ±1%，從而滿足 LED 亮度要求。TRUECURRENT 的工作原理是調節精確的恒定 LED 電流，不受輸入電壓、輸出電壓和磁化電感變化等多種因素的影響。精確恒定控制在 LED 照明設計中如此重要的關鍵原因之一是電流決定 LED 亮度。如果沒有嚴格的控制，亮度可能會因燈而異。它還可能導致從燈到燈的顏色變化。

　　LED 驅動器在很寬的工作范圍內提供無閃爍的恒定亮度，在所有條件下具有 《 ±3% 的恒定電流容差和 《 0.2 秒的啟動性能。另一個關鍵特性是與具有 10% 至 ~100% 的超寬輸出電壓范圍的高壓 LED 模塊的兼容性。

　　對于同樣關心供應鏈的設計師來說，除了減少物料清單 （BOM） 之外，它還通過為 5 W 到 60+ W 設計提供一種解決方案來簡化事情。

　　還有許多專門設計用于幫助提供具有成本效益的 LED 驅動器設計的反激控制 IC。一個例子是International Rectifier 的 IRS29831 LEDrivIR反激控制 IC。該控制器 IC 針對用于 LED 燈泡更換、LED 燈管照明和筒燈照明的 LED 驅動器中使用的單級反激式和降壓-升壓拓撲進行了優化。

　　此外，該器件還提供單級 PSR 以及具有保護功能的高 PF 和低 THD。IRS29831（圖 2）主要針對使用隔離或非隔離反激式轉換器或降壓-升壓拓撲的高達 25 W 的 LED 驅動器應用。

　　LED 驅動器制造商在過去幾年中繼續致力于提高集成度的關鍵之一是出于多種原因，包括成本和易于設計。IRS29831 使用 700 V 技術集成了 LED 驅動器控制 IC 和功率 MOSFET，有助于降低 BOM 成本并節省空間。該器件還具有高壓啟動功能，提供簡單的單級解決方案，同時仍保持高 PF 和低 THD 以提高效率。

　　圖 2：國際整流器 IRS29831 專為初級側調節而設計，采用 PFC 單級反激式拓撲設計。（由國際整流器提供）

　　據說基于 IRS29831 的 LED 驅動器電路還可以通過基于雙向可控硅的調光器提供平滑、無閃爍的調光。它還具有保護功能，包括打嗝模式開路負載/過壓保護、逐周期初級過流限制和輸出短路保護。其他特性包括快速啟動和在寬輸入電壓范圍內運行。

　　如果這還不夠，IRS29831 還具有臨界導通模式操作，在輕負載下具有不連續和突發模式。它允許用戶在沒有光耦合器的情況下配置隔離設計?？刂?IC 采用 8 引腳 DIP 封裝。

　　總之，對于中低功率 LED 照明應用，采用 DCM 操作的 PSR 反激式 LED 驅動器可以實現高效率、高 PF 和低 THD，以滿足全球 LED 照明要求。這些設計還具有較低 BOM 的優勢，可減少空間和總體成本，同時簡化產品設計。這些都是設計師不斷將其視為整體設計要求的一部分的因素。