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[導(dǎo)讀]本報告介紹了具有TRIAC亮度調(diào)節(jié)功能的7W AC/DC LED照明驅(qū)動器的參考設(shè)計(jì)。該解決方案采用具有一次側(cè)恒定功率控制的單級功率因數(shù)校正(PFC)反相拓?fù)?。文章為您介紹功率轉(zhuǎn)換

本報告介紹了具有TRIAC亮度調(diào)節(jié)功能的7W AC/DC LED照明驅(qū)動器的參考設(shè)計(jì)。該解決方案采用具有一次側(cè)恒定功率控制的單級功率因數(shù)校正(PFC)反相拓?fù)洹N恼聻槟榻B功率轉(zhuǎn)換器的完整分析與設(shè)計(jì)。最后,我們還為您提供了基于7W應(yīng)用獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。對該設(shè)計(jì)進(jìn)行簡單修改,便可適用于其他應(yīng)用。

1、引言

本PMP4304A參考設(shè)計(jì)是一款使用TI TPS92210 LED照明功率控制器的TRIAC亮度調(diào)節(jié)單級功率因數(shù)校正LED驅(qū)動器。本LED應(yīng)用主要針對PAR燈泡更換,其擁有小體積、低成本、高PF和高TRIAC亮度調(diào)節(jié)性能。

該解決方案采用帶有一次側(cè)恒定功率控制的單級功率因數(shù)校正(PFC)反相轉(zhuǎn)換器。它在沒有光耦合器的情況下,在單級反相拓?fù)渲袑?shí)現(xiàn)了一次側(cè)恒定功率控制。這種驅(qū)動器可使用高線壓AC或者低線壓AC工作。輸出可提供350mA的恒定電流,以驅(qū)動6支串聯(lián)LED.

2、工作原理

2.1功率因數(shù)校正單級反相轉(zhuǎn)換器

這種單級功率因數(shù)校正轉(zhuǎn)換器采用隔離式反相AC/DC拓?fù)?,它把AC輸入線壓整流為輸入正弦電流的DC輸出。單級反相拓?fù)浔粡V泛用作隔離式LED解決方案,因?yàn)樗鼡碛蟹浅5偷腂OM成本和高效率。



圖1單級反相轉(zhuǎn)換器

傳統(tǒng)的單級反相解決方案均采用轉(zhuǎn)換模式來按時調(diào)節(jié)常量,以實(shí)現(xiàn)PFC功能。但是,轉(zhuǎn)換模式的反相拓?fù)洳⒎菫樽匀籔FC,因?yàn)檎伎毡群皖l率經(jīng)常變化。因此,PF和THD在這種條件下的準(zhǔn)確性并不高。

但是,一次側(cè)恒定功率單級反相是一種自然PFC.

首先,輸入電壓可設(shè)置為:



那么,利用方程式2可計(jì)算出平均輸入電流。



通過方程式1和2,輸入功率計(jì)算如下:



在一次側(cè),恒定功率方案為:



在方程式4中,K為常量,K的值取決于系統(tǒng)總功率。

當(dāng)Vin的RMS變化時,占空比反向變化。當(dāng)Vin的RMS受限時,占空比不再變化。因此,當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定時,占空時間和占空度恒定。

與此同時,為了保持恒定功率,系統(tǒng)保持在相同的開關(guān)頻率下。

由于Ton、L、f和Vin均為常量,因此輸入電流為方程式2的自然正弦。

另一方面,輸入功率也為方程式3的常量。

總之,我們可以看到,在這種應(yīng)用中,相比傳統(tǒng)的方案,一次側(cè)恒定功率單級方案擁有一定的優(yōu)勢。首先,一次側(cè)恒定功率方案是一種自然的PFC,其PF和THD均優(yōu)于傳統(tǒng)方案。其次,顧名思義,一次側(cè)恒定功率方案僅受一次側(cè)控制。因此,可以把光耦合器排除在外,從而達(dá)到低成本BOM.

2.2 TPS92210控制器和系統(tǒng)運(yùn)行

就TPS92210控制器而言,有一個OTM引腳,其可以通過連接它的電阻器來控制Ton時間;詳情如下:



為了實(shí)現(xiàn)一次側(cè)恒定功率控制,我們使用下列電路,如圖2所示。



圖2一次側(cè)恒定功率控制的前饋電路

假設(shè)Vin_rms = x,Ton和Vin_rms之間的關(guān)系可計(jì)算如下:


該公式可簡寫為方程式7:



為了滿足一次側(cè)恒定功率控制的要求(Vrms *Ton = K),選擇B=0.同時,可根據(jù)輸入功率選擇A和C.

圖3為7W舉例計(jì)算以后的模擬結(jié)果。輸入電壓變高時Ton時間變小。與此同時,輸入功率必須保持恒定。

圖3 Ton時間vs Vin_rms和輸入功率vs Vin_rmsa

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