带PFC的初级端调节反激式LED驱动

作者：飞兆半导体公司Roy Mi

消费电子市场（特别是LED驱动市场）最近几年发展迅速。这些市场需要功耗低、尺寸小且成本超低的电源/驱动。另外，由于对电能质量要求不断提高，在这些设备上使用功率因数校正(PFC)电路几乎是必须的。今天，在多种不同电路中，反激因为简单而成为对这些应用最具吸引力的拓扑。它使用一个开关提供绝缘、启动以及各种其他保护。在非连续导通模式下工作时，通过简单的恒定导通时间控制，可使功率因数为1。

传统上，用于LED的恒流LED驱动使用隔离反激式转换器实施，该转换器具有输出电流调节电路，如图1所示。实际LED电流使用感测电阻测量，然后与与参考电压进行比较，生成误差电压。误差电压通过光电耦合器传输到初级端，并用于控制初级端开关器件的占空比。虽然这可以实现卓越的LED电流调节，但输出调节电路要求使用光电耦合器、基准电压以及感测电阻，从而增加系统成本并降低整体效率。


图1：传统次级端调节LED驱动

初级端调节(PSR)可以成为最小化LED驱动成本的最佳解决方案。此技术仅使用驱动器初级端的信息便可精确控制次级端的LED电流。它不仅消除了输出电流感测损耗，还减少了所有次级反馈电路。这有利于获得更高效率的离线LED驱动设计，且无需巨大成本。此技术无需次级反馈电路便可调节LED驱动器输出电压，可做开路过压保护，确保驱动器具有更佳的可靠性。


图2：初级端调节LED驱动及其典型波形

图2显示的是初级端调节反激式转换器的简化电路图及其典型工作波形。初级端调节的关键在于获得输出电压和电流信息，且无需直接感测。

在二极管导通时间期间，输出电压与二极管正向压降之和反射到辅助绕组为(VO+VF)*Na/Ns。通过在二极管导通时间结束时对绕组电压进行采样，可以获得输出电压信息。输出电流(Io)可使用MOSFET的峰值漏极电流(Ipk)以及电感电流的放电时间(tDIS)来估算，因为在稳态下，输出电流(Io)与二极管电流(ID)的平均值相同。输出电流估算通过峰值检测电路来确定漏极电流的峰值，并利用电感放电时间和开关周期(ts)来计算输出电流。将此输出信息与内部精确参考电压进行比较，产生误差电压(VCOMI)，它可以确定MOSFET的占空比。使用Fairchild的创新TRUECURRENT技术，可精确控制恒定输出电流。



利用探测到的输出电压和电流信息，可通过传统的反馈补偿方法完成控制。对于初级端调节，通常优先使用非连续导通模式(DCM)操作。它具有更佳的输出调节以及单位输入功率因数(PF)。