新一代离线式 LED 灯对 LED 驱动器 IC 有更多要求

一种新的解决方案

为了满足离线式照明的要求 (例如高功率因数、高效率、隔离和 TRIAC 调光器兼容性)，以前的 LED 驱动器采用很多外部分立式组件，结果形成了又大、又复杂的解决方案。

凌力尔特的 LT3799 集成了离线式 LED 照明需要的所有功能，解决了这些复杂性、空间和性能问题。LT3799 是一款具有源功率因数校正的隔离反激式 LED 控制器，专门为在 90VAC 至 265VAC 的通用输入范围驱动 LED 而设计。该器件以关键导通 (边界) 模式控制一个隔离反激式转换器，适用于需要 4W 至超过 100W 或更高 LED 功率的 LED 应用。其新颖的电流检测电路无需使用光耦合器，就能向副端提供良好调节的输出电流。其独特的泄能电路使得 LED 驱动器可与 TRIAC 调光器相兼容，而无需增设额外的组件。

LED 开路和短路保护确保长期可靠性。

图 1 显示了一个完整的 LED 驱动器解决方案，其效率高达 86%。LT3799 从主端开关电流波形检测输出电流。就一个以边界模式工作的反激式转换器而言，输出电流方程式为：

IOUT = 0.5 • IPK • N • (1 – D)

IPK 是峰值开关电流，N 是主端至副端匝数比，D 是占空比。该 IC 通过一种新颖的反馈控制电路调节峰值开关电流和占空比以此调节输出电流。与需要知道输入功率和输出电压信息的其他主端检测方法不同，这种新型电路提供好得多的输出电流调节，因为准确度几乎不受变压器绕组电阻、开关 RDS(ON)、输出二极管正向压降和 LED 电缆压降的影响。


图 1：采用 LT3799 和 TRIAC 可调光的 20W 离线式 LED 驱动器

90V TO 270V：90V 至 270V
20W LED POWER：20W LED 功率

大功率因数、低谐波

通过使线路电流跟随施加的正弦波电压，LT3799 实现了高功率因数，并且满足了 IEC 61000-3-2 C 类照明设备谐波要求。如果所吸取的电流与输入电压成正比，就能实现等于 1 的功率因数。LT3799 用一个从输入电压产生的、与输入电压成比例的电压调制峰值开关电流。如在图 2 中能看到的那样，这种方法提供 0.98 或更高的功率因数。一个小带宽反馈环路保持对输出电流的调节，而且不会使输入电流失真。

 
图 2：具有源功率因数校正的 LT3799 的 VIN 和 IIN 波形

Voltage：电压
Current：电流
Time：时间
Frequency：频率


可与 TRIAC 调光器兼容

当 TRIAC 调光器处于断开状态时，它不是彻底断开的。有相当大的泄漏电流通过其内部滤波器流到 LED 驱动器。这个电流给 LED 驱动器的输入电容器充电，从而导致 LED 随机开关和闪烁。以前的解决方案增加一个泄能电路，该电路包括一个大和昂贵的高压 MOSFET。LT3799 将变压器主端绕组和主开关用作泄能电路，因此无需这类 MOSFET 或其他任何额外的组件。如图 3 所示，当 TRIAC 断开时，MOSFET 栅极信号为高，且 MOSFET 接通，从而泄放掉漏电电流，并保持输入电压为 0V。TRIAC 一接通，MOSFET 就无缝地变回正常的供电器件。
 
图 3：MOSFET 栅极信号和 VIN

LED 电流调节

此外，LT3799 在整个输入电压、输出电压和温度范围内提供 LED 电流调节。见图 4，可以看到，正如大多数美国照明应用所要求的那样，当输入从 90VAC 变到 150VAC 时，LED 电流保持在 ±5% 的调节范围内。LT3799 采用一个独特的电流检测电路取代了光耦合器，以向副端提供良好调节的电流。这不仅降低了成本，还改善了可靠性。
 

图 4：LT3799 LED 电流调节与 VIN (AC)

LED Current vs Input Voltage：LED 电流与输入电压

LED 开路和短路保护

通过变压器的第三个绕组持续监视 LED 电压。当主开关断开时，第三个绕组的电压与输出电压成正比，输出二极管传导电流。一旦过压或 LED 开路，主开关就断开，CT 引脚的电容器开始放电。然后该电路进入打嗝模式。在 LED 短路情况下，VIN 引脚电压降至低于 UVLO 门限之前，该 IC 以最低频率运行，因为第三个绕组不能给该 IC 提供足够的功率。然后该 IC 进入启动排序状态。

CTRL 引脚和模拟调光

LT3799 的输出可以通过多个 CTRL 引脚调节。例如，输出电流可以跟随一个加到任意 CTRL 引脚的 DC 控制电压，以实现模拟调光。过热保护和线路过压保护功能也可以利用这些 CTRL 引脚轻松地实现。

紧凑和具成本效益的解决方案

LT3799 运用具整个 LED 驱动电路 (包括 EMI 滤波器) 的单级设计，仅需要 40 个外部组件，可保持解决方案简单、占板面积紧凑和具成本效益。图 1 中 20W 电路的总尺寸仅为 30mm x 75mm，厚度仅为 30mm，从而非常适用于多种 LED 应用。通过改变几个外部组件，这个电路就可以进一步为 120VAC、240VAC 甚至 377VAC 应用或几乎任何常见的 AC 输入而优化。