離線式 LED 照明得以簡(jiǎn)化：高功率因數(shù)、隔離型 LED 驅(qū)動(dòng)器無(wú)需光隔離器并與 TRIAC 調(diào)光器相兼容

引言
如今，人們?cè)絹?lái)越關(guān)心使用傳統(tǒng)照明方法對(duì)環(huán)境的影響，同時(shí) LED 價(jià)格在不斷下降，因此就許多離線式應(yīng)用而言，大功率 LED 正在迅速成為一種流行的照明解決方案。為了滿足離線式照明的要求 (例如：高功率因數(shù)、高效率、隔離以及與 TRIAC 調(diào)光器的兼容性)，以前的 LED 驅(qū)動(dòng)器采用很多外部分立式組件，結(jié)果形成了又大又復(fù)雜的解決方案。LT®3799 集成了離線式 LED 照明需要的所有功能，從而解決了復(fù)雜性、空間和性能問(wèn)題。LT3799 以臨界傳導(dǎo) (邊界) 模式控制一個(gè)隔離型反激式轉(zhuǎn)換器，適合于那些需要 4W 至超過(guò) 100W LED功率的 LED 應(yīng)用。其新穎的電流檢測(cè)電路無(wú)需使用光耦合器，就能向副端提供良好調(diào)節(jié)的輸出電流。其獨(dú)特的泄能電路使得 LED 驅(qū)動(dòng)器可與 TRIAC 調(diào)光器相兼容，而無(wú)需增設(shè)額外的組件。LED 開(kāi)路和短路保護(hù)功能確保了長(zhǎng)期可靠性。

No-Opto 操作
圖 1 示出了一個(gè)完整的 LED 驅(qū)動(dòng)器解決方案。LT3799 從主端開(kāi)關(guān)電流波形檢測(cè)輸出電流。就一個(gè)以邊界模式工作的反激式轉(zhuǎn)換器而言，輸出電流方程式為：

I_OUT = 0.5 • I_PK • N • (1 – D)

I_PK 為峰值開(kāi)關(guān)電流，N 為主端至負(fù)端匝數(shù)比，D 為占空比。該 IC 通過(guò)一種新穎的反饋控制電路調(diào)節(jié)峰值開(kāi)關(guān)電流和占空比，以此調(diào)節(jié)輸出電流。與需其他要知道輸入功率和輸出電壓信息的主端檢測(cè)方法不同，這種新型電路可提供好得多的輸出電流調(diào)節(jié)，因?yàn)闇?zhǔn)確度幾乎不受變壓器繞組電阻、開(kāi)關(guān) R_DS(ON)、輸出二極管正向壓降和 LED 電纜壓降的影響。

圖 1：采用 LT3799 和 TRIAC 可調(diào)光的 20W 離線式 LED 驅(qū)動(dòng)器

高功率因數(shù)、低諧波
通過(guò)使線路電流跟隨施加的正弦波電壓，LT3799 實(shí)現(xiàn)了高功率因數(shù)，并且滿足了 IEC61000-3-2 C 類照明設(shè)備諧波要求。如果所吸收的電流與輸入電壓成比例，就能實(shí)現(xiàn)等于1 的功率因數(shù)。LT3799 用一個(gè)從輸入電壓產(chǎn)生的、與輸入電壓成比例的電壓調(diào)制峰值開(kāi)關(guān)電流。這種方法提供了 0.97 或更高的功率因數(shù)。一個(gè)低帶寬反饋環(huán)路保持對(duì)輸出電流的調(diào)節(jié)，而且不會(huì)使輸入電流失真。

可與 TRIAC 調(diào)光器兼容
當(dāng) TRIAC 調(diào)光器處于斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，它并不是徹底斷開(kāi)的。有相當(dāng)大的泄漏電流通過(guò)其內(nèi)部濾波器流到 LED 驅(qū)動(dòng)器。這個(gè)電流給 LED 驅(qū)動(dòng)器的輸入電容器充電，從而導(dǎo)致 LED 隨機(jī)開(kāi)關(guān)和閃爍。以前的解決方案是增設(shè)一個(gè)泄能電路，該電路包括一個(gè)大而昂貴的高電壓 MOSFET。LT3799 將變壓器主端繞組和主開(kāi)關(guān)用作泄能電路，因而無(wú)需此類 MOSFET 或其他任何額外的組件。如圖 2 所示，當(dāng) TRAIC 斷開(kāi)時(shí)，MOSFET 柵極信號(hào)為高電平，且 MOSFET 接通，從而泄放掉漏電電流，并將輸入電壓保持為 0V。TRIAC 一旦接通，MOSFET 就無(wú)縫地變回為一個(gè)正常的供電器件。

圖 2：MOSFET 柵極信號(hào)和 VIN

LED 開(kāi)路和短路保護(hù)
通過(guò)變壓器的第三個(gè)繞組持續(xù)監(jiān)視 LED 電壓。當(dāng)主開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，第三個(gè)繞組的電壓與輸出電壓成比例，且輸出二極管傳導(dǎo)電流。一旦發(fā)生過(guò)壓或 LED 開(kāi)路，主開(kāi)關(guān)就斷開(kāi)，CT 引腳上的電容器開(kāi)始放電。電路隨后進(jìn)入打嗝模式，如圖 3 所示。

圖 3：輸出開(kāi)路過(guò)程

當(dāng)發(fā)生 LED 短路時(shí)，在 V_IN 引腳電壓降至低于 UVLO 門限之前，該 IC 以最低頻率運(yùn)行，因?yàn)榈谌齻€(gè)繞組不能給該 IC 提供足夠的功率。然后，該 IC 進(jìn)入其啟動(dòng)排序模式，如圖 4 所示。

圖 4：輸出短路過(guò)程

CTRL 引腳和模擬調(diào)光
LT3799 的輸出可以通過(guò)多個(gè) CTRL 引腳進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如，輸出電流可以跟隨一個(gè)加至任意 CTRL 引腳的 DC 控制電壓，以實(shí)現(xiàn)模擬調(diào)光。另外，過(guò)熱保護(hù)和線路欠壓保護(hù)功能也可以利用這些 CTRL 引腳輕松地實(shí)現(xiàn)。

結(jié)論
LT3799 是一款完整的離線式 LED 驅(qū)動(dòng)器解決方案，可提供標(biāo)準(zhǔn)的 TRIAC 調(diào)光、有源 PFC 和經(jīng)過(guò)良好調(diào)節(jié)的 LED 電流，而無(wú)需使用光耦合器。這款兼具高性能和豐富功能的 IC 極大地簡(jiǎn)化了離線式 LED 驅(qū)動(dòng)器解決方案，并縮減了其外形尺寸。