用于低成本高效率離線LED驅(qū)動(dòng)器的初級(jí)端調(diào)節(jié)技術(shù)

初級(jí)端調(diào)節(jié)的基本概念
圖2為初級(jí)端調(diào)節(jié)反激式轉(zhuǎn)換器的基本電路示意圖及其典型波形。一般而言，斷續(xù)傳導(dǎo)模式(discontinuous conduction mode，DCM)輸出調(diào)節(jié)性能較好，因此是初級(jí)端調(diào)節(jié)的首選工作模式。初級(jí)端調(diào)節(jié)的關(guān)鍵在于如何在無(wú)直接檢測(cè)的前提下獲得輸出電壓和電流的信息。一旦獲得這些數(shù)值，通過(guò)傳統(tǒng)的PI控制方法就可以輕易進(jìn)行控制了。

在MOSFET導(dǎo)通時(shí)間(TON)內(nèi)，初級(jí)端電感(Lm)加載輸入電壓(VIN)。于是，MOSFET電流(Ids)從0線性增加到峰值(Ipk)。在這段時(shí)間內(nèi)，能量從輸入端轉(zhuǎn)移存儲(chǔ)在電感中。當(dāng)MOSFET關(guān)斷時(shí)，存儲(chǔ)在電感中的能量促使整流二極管(D)導(dǎo)通。在二極管導(dǎo)通時(shí)間(TD)內(nèi)，輸出電壓(Vo)加載在次級(jí)端電感上(Lm×Ns2/Np2)，二極管電流(ID)從峰值(Ipk×Np/Ns)線性下降至0。在TD結(jié)束時(shí)，所有存儲(chǔ)在電感中的能量都釋放到輸出端。在此期間，輸出電壓和二極管正向壓降之和反映到輔助繞組端，表示為(Vo+VF)×Na/Ns。由于二極管正向壓降隨電流減小而減小，在二極管導(dǎo)通時(shí)間結(jié)束時(shí)，二極管電流減小為0，故這時(shí)輔助繞組電壓能最好地反映出輸出電壓。因此，通過(guò)在二極管導(dǎo)通時(shí)間結(jié)束時(shí)對(duì)繞組電壓進(jìn)行簡(jiǎn)單采樣，就可以得到輸出電壓的信息，而二極管導(dǎo)通時(shí)間則可通過(guò)監(jiān)控輔助繞組電壓而獲得。

圖3 集成式電源開(kāi)關(guān)(FSCQ-系列)的內(nèi)部模塊示意圖

同時(shí)，輸出電流的估算需要一些乘法計(jì)算。假設(shè)輸出電流與二極管穩(wěn)態(tài)時(shí)的平均電流相等，輸出電流可通過(guò)下式估算：Io=Ipk×(Np/Ns)×(TD/2Ts)。輸出電流估算器通過(guò)一個(gè)峰值檢測(cè)電路來(lái)獲取漏極電流峰值，并利用二極管導(dǎo)通時(shí)間(TD)計(jì)算出輸出電流。

集成式初級(jí)端調(diào)節(jié)控制器
初級(jí)端調(diào)節(jié)PWM控制器，如飛兆半導(dǎo)體公司的FAN102，是一種專門處理初級(jí)端調(diào)節(jié)離線LED驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)的技術(shù)。這種技術(shù)可顯著簡(jiǎn)化滿足更嚴(yán)苛效率要求的設(shè)計(jì)難題，并省去增加成本和可靠性問(wèn)題的外部組件，如光耦合器和KA431。圖3為FAN102的內(nèi)部模塊示意圖。該器件具有一個(gè)用于誤差放大器的容差為±1%的內(nèi)部參考電壓，可以根據(jù)外部組件的容差將輸入電流/電壓變化減至最小，另外還帶有一個(gè)集成式外部組件溫度變化補(bǔ)償電路，無(wú)論溫度如何變化，均可獲得高精度。其內(nèi)部振蕩器具有跳頻功能以減小EMI，可在輸入端使用小型線路濾波器。

結(jié)論
結(jié)合了采樣和輸出估算的專有技術(shù)可為各種離線LED驅(qū)動(dòng)器提供調(diào)節(jié)精確、成本更低的實(shí)現(xiàn)方案―從街燈到醫(yī)療應(yīng)用，乃至櫥柜燈和臺(tái)燈這類消費(fèi)電子應(yīng)用都可實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)在，這些LED驅(qū)動(dòng)器能夠?qū)崿F(xiàn)更小的尺寸、更低的成本和更高的效率。