本文介紹了一款使用TI控制芯片 TPS92210 設(shè)計(jì)的10W LED驅(qū)動(dòng)電源. TPS92210特有的臨界模式固定峰值電流控制功能，設(shè)計(jì)無須反饋，從而整個(gè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，器件少，成本低。

　　近年來，LED驅(qū)動(dòng)電源市場(chǎng)中，非隔離解決方案由于其磁性元件尺寸更小、能效更高、元件數(shù)量更少、總物料單成本更低，以及能以機(jī)械設(shè)計(jì)滿足安規(guī)等優(yōu)勢(shì)，成為應(yīng)用熱點(diǎn)。本文介紹了一款使用TI控制芯片TPS92210設(shè)計(jì)的10W LED驅(qū)動(dòng)電源. 使用TPS92210特有的臨界模式固定峰值電流控制功能，設(shè)計(jì)無須反饋，從而整個(gè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，器件少，成本低，效率高。

　　1、電源方案介紹

　　本方案采用TPS92210控制的臨界Buck電路，設(shè)置TPS92210工作于固定峰值電流的方法，使電感電流峰值固定，因?yàn)殡娐饭ぷ髟谂R界模式，所以電感電流的平均值等于峰值電流的一半，從而達(dá)到輸出恒流的目的。

　　同時(shí)，本方案不需要額外的電路，TPS92210本身可以實(shí)現(xiàn)輸出過流、短路、開路等保護(hù)。所以整個(gè)方案的元件少，成本低。

　　輸入采用了填谷電路，使得整機(jī)的PF值一直在0.7以上。

　　C8，L2，C5組成pi型濾波。整機(jī)通過了傳導(dǎo)測(cè)試。

　　圖1:10W LED電源解決方案

　　圖2:10W LED電源實(shí)物圖

　　1.1 TPS92210臨界模式設(shè)置

　　TPS92210需要滿足三個(gè)條件來開始一個(gè)新的周期：

　　1) 距離上一次開通的時(shí)間需要大于由Ifb電流控制的時(shí)間。

　　2) 距離上一次開通的時(shí)間需要大于芯片的最高頻率所限制的時(shí)間7.5us。

　　3) Tze腳必須有由高到低的零點(diǎn)穿越。

　　由于需要滿足以上三個(gè)條件，設(shè)計(jì)中將FB腳通過電阻接到Vdd設(shè)置一個(gè)固定的

　　直流偏置，使TPS92210的開通完全由Tze腳的電壓零點(diǎn)穿越來決定，這就保證了變換器一直工作在臨界電流模式。

　　1.2 電感的設(shè)計(jì)

　　根據(jù)輸入輸出要求，計(jì)算電感量。 本方案中，輸入176V~264Vac，輸出40V，0.25A。由于輸入采用了填谷電路，所以輸入的電壓范圍可以計(jì)算如下：

　　根據(jù)上面計(jì)算的最小最大輸入電壓，可以計(jì)算最小、最大占空比：

　　輸出平均電流為0.25A，電流工作在臨界電流模式，電感上的平均電流就是輸出電流。可以計(jì)算得電感峰值電流、有效值電流分別為：

　　因?yàn)榕R界模式的變換器，輸入電壓越高，工作頻率。綜合考慮，體積以及效率，設(shè)定最大工作頻率為 100KHz。

　　最大工作頻率為100KHz

　　那么電感量可以計(jì)算如下：

　　所以電感量大約為700uH。

　　根據(jù)計(jì)算得出的電感量，可以驗(yàn)證最低開關(guān)頻率為：

　　根據(jù)計(jì)算得出的最大占空比以及最低開關(guān)頻率，可以得出最大導(dǎo)通時(shí)間為：

　　Tonmax小于TPS92210所允許設(shè)置的最大導(dǎo)通時(shí)間5us。所以電感設(shè)計(jì)沒有問題。

　　選擇磁芯：假定Bmax=2500G，填充系數(shù)：k=0.4 電流密度為：j=6A/mm^2 可以計(jì)算得磁芯所需的AP值為：

　　根據(jù)AP值，選擇RM5作為電感磁芯：

　　RM5的Ae面積如下，可以計(jì)算電感所需要的匝數(shù)：

　　電感需要大約67匝。

　　根據(jù)之前計(jì)算的電流RMS值，和設(shè)定的電流密度j，選擇AWG30來繞制電感。

　　選用1股AWG30作為繞組。

　　2、測(cè)試結(jié)果

　　根據(jù)以上分析和設(shè)計(jì)，制作了樣機(jī)并驗(yàn)證其性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下。

　　2.1 效率測(cè)試

　　2.2 PF值

　　2.3 電流精度

　　2.4 啟動(dòng)

　　2.5 輸出紋波

　　2.6 短路保護(hù)

　　2.7 開路保護(hù)

　　2.8 EMC測(cè)試

　　3、結(jié)論

　　本文分析設(shè)計(jì)了使用TPS92210控制的臨界模式buck變換器。分析了TPS92210臨界模式的可行性以及設(shè)置方式。詳細(xì)介紹了電感的計(jì)算和設(shè)計(jì)方法。最后制作了樣機(jī)驗(yàn)證了分析和計(jì)算的正確。保證了TPS92210用于非隔離恒流LED驅(qū)動(dòng)電源的可行性。