LED照明应用的无闪烁调光实现方案

制。

图6:专用于恒流LED负载的反激式电源。

图6所示为使用PI的最新器件LinkSwitch?-PH设计的反激式电源。LinkSwitch-PH控制器集成了多项专用于驱动LED的新功能。该电路与图5中的电路不同，它采用了初级侧调整。这样可省去光耦器和次级侧控制电路。变压器上的次级侧绕组(偏置绕组)具有两种功能：通过BP引脚为LinkSwitch-PH供电，通过FB引脚提供电流反馈。这两个次级侧绕组紧密耦合，从而使偏置绕组上的电压与流经LED负载的电流成比例。控制器在FB引脚收到电流反馈后，会调整集成高压功率MOSFET的占空比，以维持电流调整率。

该电路设计可在经整流非平滑的AC市电输入下工作。控制器随着市电输入在每个半周期内的升降持续调整高压功率MOSFET的占空比，并对每个半周期内的平均电荷进行控制，使其维持输出电流调整率，如图7所示。

图7:LinkSwitch-PH占空比在AC半周期内的变化。

在接近过零点时，瞬态输入电压较低，占空比较大。在整流AC输入峰值点时，电压达到最大值，占空比最小。对于每个开关周期，MOSFET电流在每个周期内被积分，以得到一个电荷量。将每个周期的电荷量与参考值进行比较，当两个数值相等时就停止开关。V引脚输入设置输入电压增益参数，用于提供线电压补偿。

调光控制

LinkSwitch-PH可通过链接输入R和0 V的编程电阻设置为调光模式，也可设置为非调光模式。在非调光模式下，电路可以接近1的功率因数在全AC输入范围内提供恒流输出。在调光模式下，整流输入的过零点和相位角用于设置输出电流水平，从而提供调光功能。LinkSwitch-PH可用来设计这样的高性能LED驱动器：可在全输入电压范围内工作，并使低成本可控硅调光器的调光范围达到1000:1，同时无任何闪烁现象。图8中的电路图说明了这是如何实现的。

图8:7 W可调光LED驱动器电路图。

图8所示为使用LinkSwitch-PH LNK403EG (U1)(Ref 1)设计的7 W可调光的可控硅LED驱动器的电路图。该电路使用低成本的前沿可控硅调光器即可实现1000:1的调光范围，同时无任何闪烁现象发生，具有快速启动(100 ms)和一致的元件间调光性能。该设计具有极高能效(≥81%)和高功率因数(>0.9)。图9显示了超宽范围内的调光控制的线性特性。

图9:输入相位对应于输出电流的变化。

实现一致调光性能的关键之一就是在输入端使用一个小型EMI滤波器。LinkSwitch-PH所具有的其中两个特性有助于简化输入滤波，它们是连续导通模式和频率抖动。连续导通模式具有两大优势：降低导通损耗(从而提高效率)和降低EMI特征。这有助于以低成本的小型输入EMI滤波器来满足EMI标准的要求。可省去一个X电容，并省去共模扼流圈或减小其尺寸。LinkSwitch-PH中的控制器还可将抖动应用到高压功率MOSFET的开关。这样可扩展开关频率的范围，进一步降低滤波要求。

输入EMI滤波器尺寸减小意味着驱动电路的阻抗随之减小，其重要好处就是能大幅降低输入电流振荡。由于LinkSwitch-PH由其内部参考电源供电，因此可进一步增强稳定性。为确保与所有类型的调光器控制实现兼容，本设计添加了两个简单的可选元件 - 衰减电路和泄放电路。衰减电路由元件R12、R13、R20、R17、D7、Q1、C13、VR2、Q3以及R16共同组成。该电路的作用是减小可控硅调光器导通时所产生的浪涌电流。在115 VAC下，当可控硅导通时，电路中的浪涌电流在头2.4 ms(230 VAC下则为1.2 ms)先流经R16。在大约2.4 ms后，Q3导通并将R16短路。这样可消除在半周期的剩余部分因电流流经R16而造成的功耗。泄放电路由C9和R14组成。泄放电路的作用是确保在深度调光情况下，当对LED负载施加极低电流时，使可控硅电流始终大于维持电流阈值，从而防止可控硅过早关断。

图10:衰减电路和泄放电路有助于确保实现1000:1的调光范围。

增加有源衰减电路和泄放电路可确保LED灯在极宽的调光范围内稳定工作，且无任何闪烁。

非隔离式LED驱动器

图8中的电路采用了隔离式设计。该设计能为驱动器与LED灯相隔离的照明系统提供全面的安全保护。这是高功率商业和工业照明系统常用的设计。对于驱动器与LED灯同时集成在同一外壳中的应用来说，就像替换灯一样，通常采用隔离式设计和非隔离式设计。采用非隔离式设计可以大幅减少元件数并降低系统成本。PI的LinkSwitch?-PL系列器件可提供单级功率因数校正和恒流控制，同时集成了一个725 V MOSFET，非常适合非隔离应用。图11所示为使用LinkSwitch-PL LNK457DG (Ref2)设计的5 W可调光的功率因数校正LED驱动器的电路图。

图11:电路图–去除突出显示的结构框即可用于非调光应用。

本设计是低成本、低元件数和PCB占用面积