隨著照明行業(yè)的不斷創(chuàng)新和迅速發(fā)展，加之節(jié)能和環(huán)保日益重要，高亮度(HB) LED 已從簡單的指示燈演變?yōu)槌絺鹘y(tǒng)光源的重要照明源。相比其它照明解決方案，HB LED 具有數(shù)項顯著的優(yōu)勢，比如能耗低、壽命長和照明質(zhì)量高。不過，HB LED 要想成功取代普通白熾燈進(jìn)入大批量市場，其驅(qū)動電子裝置的成本必須降至最低。

　　對傳統(tǒng)照明源白熾燈而言，驅(qū)動是輕而易舉的事情，只要讓燈泡直接與電壓源連接就行了。大多數(shù)能源都是以恒定電壓的形式存在的，這使得白熾燈的驅(qū)動成本相當(dāng)?shù)汀Ｈ欢琇ED 有一個光輸出強(qiáng)度，這與它的電流及正向壓降成正比，并隨溫度而變化。因此，LED 需要一個恒定電流來驅(qū)動，并需要額外的電路。傳統(tǒng)上，LED 的離線恒定電流驅(qū)動器一般是采用帶輸出電流調(diào)節(jié)電路 (如圖1所示) 的隔離反激式轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)。通過一個檢測電阻測量實際的 LED 電流，然后與參考電壓數(shù)值進(jìn)行比較，產(chǎn)生誤差電壓。該誤差電壓經(jīng)由光耦合器被傳送到初級端，用于控制初級端開關(guān)器件的占空比。盡管這種方案能夠?qū)崿F(xiàn)出色的 LED 電流調(diào)節(jié)，但輸出調(diào)節(jié)電路需要光耦合器、參考電壓和檢測電阻，大大增加了系統(tǒng)成本，降低了總體效率。

　　初級端調(diào)節(jié) (primary side regulation, PSR) 技術(shù)可能是將離線 LED 驅(qū)動器的成本降至最低的最佳解決方案，這項技術(shù)只需驅(qū)動器初級端的信息，就可精確控制次級端的 LED 電流，不僅消除了輸出電流檢測損耗，同時省去所有次級反饋電路，從而在不產(chǎn)生龐大成本的前提下提高離線 LED 驅(qū)動器設(shè)計的效率。此外，該技術(shù)無需次級端反饋電路,即可調(diào)節(jié) LED 驅(qū)動器輸出電壓，這相當(dāng)于提供了一種開燈過壓保護(hù)功能，進(jìn)一步確保了驅(qū)動器的可靠性。本文將論述初級端調(diào)節(jié)技術(shù)的基本工作原理，并介紹一種高集成度的初級端調(diào)節(jié) PWM 控制器，與傳統(tǒng)的次級端調(diào)節(jié)方法相比，這種控制器擁有多種顯著的優(yōu)勢。

　　初級端調(diào)節(jié)的基本概念

　　圖2所示為初級端調(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，因此是初級端調(diào)節(jié)的首選工作模式。初級端調(diào)節(jié)的關(guān)鍵在于如何在無直接檢測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)通時間 (TON) 內(nèi)，初級端電感 (Lm) 加載輸入電壓 (VIN)。于是，MOSFET 電流 (Ids) 從 0 線性增加到峰值 (Ipk)。在這段時間內(nèi)，能量從輸入端轉(zhuǎn)移存儲在電感中。當(dāng) MOSFET 關(guān)斷時，存儲在電感中的能量促使整流二極管 (D) 導(dǎo)通。在二極管導(dǎo)通時間 (TD) 內(nèi)，輸出電壓 (Vo) 加載在次級端電感上(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，所有存儲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)通時間結(jié)束時，二極管電流減小為 0，故這時輔助繞組電壓能最好地反映出輸出電壓。因此，通過在二極管導(dǎo)通時間結(jié)束時對繞組電壓進(jìn)行簡單采樣，就可以得到輸出電壓的信息;而二極管導(dǎo)通時間則可通過監(jiān)控輔助繞組電壓而獲得。

　　同時，輸出電流的估算需要一些乘法計算。假設(shè)輸出電流與二極管穩(wěn)態(tài)時的平均電流相等，輸出電流可通過下式估算：Io=Ipk?(Np /Ns)?(TD /2Ts)。輸出電流估算器通過一個峰值檢測電路來獲取漏極電流峰值，并利用二極管導(dǎo)通時間 (TD) 計算出輸出電流。

　　集成式初級端調(diào)節(jié)控制器

　　初級端調(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端調(diào)節(jié)離線 LED 驅(qū)動器設(shè)計的技術(shù)。這種技術(shù)可顯著簡化滿足更嚴(yán)苛效率要求的設(shè)計難題，并省去增加成本和可靠性問題的外部組件如光耦合器和 KA431。圖 3 顯示了 FAN102 的內(nèi)部模塊示意圖。該器件具有一個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，另外還帶有一個集成式外部組件溫度變化補償電路，無論溫度如何變化，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

　　隨著 HB LED 逐漸成為重要的照明源，對低成本離線 LED 驅(qū)動器的需求不斷增長。飛兆半導(dǎo)體的初級端調(diào)節(jié)控制器能夠大幅度提高未來離線 LED 驅(qū)動器解決方案的總體性能，降低其總體成本。

　　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)動器提供調(diào)節(jié)精確、成本更低的實現(xiàn)方案 ―― 從街燈到醫(yī)療應(yīng)用，乃至櫥柜燈和臺燈這類消費電子應(yīng)用都可實現(xiàn)。現(xiàn)在，這些 LED 驅(qū)動器已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)更小的尺寸、更低的成本和更高的效率。

照明用LED驅(qū)動電源設(shè)計基礎(chǔ)

新型高效而緊湊的白光LED驅(qū)動方案

基于降壓轉(zhuǎn)換器的LED照明驅(qū)動器設(shè)計

基于控制器LM3445帶三端可控硅調(diào)光器的離線式LED驅(qū)動器