為達(dá)到高亮度LED對于高可靠度、小體積,、高發(fā)光效率,、低耗電量及低成本的要求，業(yè)界現(xiàn)已開發(fā)出PSR控制器搭配高亮度LED驅(qū)動器方案,。PSR控制器突出的恒流技術(shù),，能精確提供適當(dāng)?shù)碾妷号c電流，提高LED使用壽命,，此外,，透過PSR高整合度方案，也可進(jìn)一步縮小LED驅(qū)動器與PCB體積,，因而開始在產(chǎn)業(yè)界嶄露鋒芒,。
實(shí)現(xiàn)低功耗和高效率技術(shù)備受全球關(guān)注，由于照明應(yīng)用占了全球近20%的耗電量,，所以照明技術(shù)的進(jìn)步,，也會對能源狀況產(chǎn)生巨大的影響。發(fā)光二極管(LED)固態(tài)照明(SSL)是一種環(huán)保技術(shù),，具有出色的外形尺寸,、使用壽命長、轉(zhuǎn)換效率高,，且功耗比傳統(tǒng)的白熾燈低80%或90%,。
在LED SSL中，LED驅(qū)動器扮演著重要的角色,，因為要靠它來提供保持穩(wěn)定亮度所需的精確電流,。不過，傳統(tǒng)的LED驅(qū)動器方案采用次級回饋電路來驅(qū)動LED的電壓和電流,，但次級回饋電路卻會導(dǎo)致成本和尺寸的增加,。
本文將介紹一種初級側(cè)調(diào)節(jié)(PSR)專利技術(shù)，PSR控制器無需次級端回饋電路,，即能夠精確調(diào)節(jié)變壓器初級側(cè)中LED驅(qū)動器的電壓和電流,。它同時包含頻率抖動功能來降低電磁干擾(EMI)，以及輕載待機(jī)模式來減小待機(jī)損耗,。利用該方案,，PSR充電器可以實(shí)現(xiàn)比振鈴扼流圈轉(zhuǎn)換器(RCC)和傳統(tǒng)脈沖寬度調(diào)變(PWM)等傳統(tǒng)設(shè)計更小的外形尺寸、更低的待機(jī)功耗和更高的效率,。
LED照明擁有諸多優(yōu)勢,，但若沒有適當(dāng)?shù)碾妷汉途_的電流,，這些組件的壽命不僅會縮短，其功耗和熱耗也會增加,，最終對LED造成無法挽回的損害,。考慮到LED與普通二極管在物理特性方面同樣擁有斜率很大的V-I曲線,，因而LED的工作電壓對工作電流相當(dāng)敏感,，若變化很大，便會影響HB LED單元的壽命,，因此LED的電流對照明非常重要,。在這種情況下，對HB LED的壽命而言,，帶有出色恒流技術(shù)的PSR就顯得既重要又有益,。LED驅(qū)動器一般采用非隔離降壓轉(zhuǎn)換器或隔離反激式(Flyback)轉(zhuǎn)換器。
在傳統(tǒng)的LED控制電路中,，脫機(jī)恒定輸出電流LED驅(qū)動器可使用隔離反激式轉(zhuǎn)換器配合次級側(cè)電路調(diào)節(jié)輸出電流來實(shí)現(xiàn)(圖1),。在此，LED電流通過次級側(cè)的一個感應(yīng)(Sense)電阻Ro來測量,，并借助光耦合器提供必須的回饋信息,。光耦合器在初級側(cè)和次級側(cè)之間形成隔離，并把反饋訊號耦合到初級側(cè)的PWM控制器,，為了達(dá)到更好的輸出調(diào)節(jié),，PWM控制器利用光耦合器接收次級側(cè)的反饋訊號，以決定金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體管(MOSFET)的工作周期,。
為達(dá)到高亮度LED對于高可靠度,、小體積、高發(fā)光效率,、低耗電量及低成本的要求,，業(yè)界現(xiàn)已開發(fā)出PSR控制器搭配高亮度LED驅(qū)動器方案。PSR控制器突出的恒流技術(shù),，能精確提供適當(dāng)?shù)碾妷号c電流,，提高LED使用壽命，此外,，透過PSR高整合度方案,，也可進(jìn)一步縮小LED驅(qū)動器與PCB體積，因而開始在產(chǎn)業(yè)界嶄露鋒芒,。
實(shí)現(xiàn)低功耗和高效率技術(shù)備受全球關(guān)注,，由于照明應(yīng)用占了全球近20%的耗電量，所以照明技術(shù)的進(jìn)步,，也會對能源狀況產(chǎn)生巨大的影響,。發(fā)光二極管(LED)固態(tài)照明(SSL)是一種環(huán)保技術(shù),，具有出色的外形尺寸、使用壽命長,、轉(zhuǎn)換效率高,，且功耗比傳統(tǒng)的白熾燈低80%或90%。
在LED SSL中,，LED驅(qū)動器扮演著重要的角色,，因為要靠它來提供保持穩(wěn)定亮度所需的精確電流。不過,，傳統(tǒng)的LED驅(qū)動器方案采用次級回饋電路來驅(qū)動LED的電壓和電流,，但次級回饋電路卻會導(dǎo)致成本和尺寸的增加,。
本文將介紹一種初級側(cè)調(diào)節(jié)(PSR)專利技術(shù),，PSR控制器無需次級端回饋電路，即能夠精確調(diào)節(jié)變壓器初級側(cè)中LED驅(qū)動器的電壓和電流,。它同時包含頻率抖動功能來降低電磁干擾(EMI),，以及輕載待機(jī)模式來減小待機(jī)損耗。利用該方案,，PSR充電器可以實(shí)現(xiàn)比振鈴扼流圈轉(zhuǎn)換器(RCC)和傳統(tǒng)脈沖寬度調(diào)變(PWM)等傳統(tǒng)設(shè)計更小的外形尺寸,、更低的待機(jī)功耗和更高的效率。
LED照明擁有諸多優(yōu)勢,，但若沒有適當(dāng)?shù)碾妷汉途_的電流,，這些組件的壽命不僅會縮短，其功耗和熱耗也會增加,，最終對LED造成無法挽回的損害,。考慮到LED與普通二極管在物理特性方面同樣擁有斜率很大的V-I曲線,，因而LED的工作電壓對工作電流相當(dāng)敏感,，若變化很大，便會影響HB LED單元的壽命,，因此LED的電流對照明非常重要,。在這種情況下，對HB LED的壽命而言,，帶有出色恒流技術(shù)的PSR就顯得既重要又有益,。LED驅(qū)動器一般采用非隔離降壓轉(zhuǎn)換器或隔離反激式(Flyback)轉(zhuǎn)換器。
在傳統(tǒng)的LED控制電路中,，脫機(jī)恒定輸出電流LED驅(qū)動器可使用隔離反激式轉(zhuǎn)換器配合次級側(cè)電路調(diào)節(jié)輸出電流來實(shí)現(xiàn)(圖1),。在此，LED電流通過次級側(cè)的一個感應(yīng)(Sense)電阻Ro來測量,，并借助光耦合器提供必須的回饋信息,。光耦合器在初級側(cè)和次級側(cè)之間形成隔離,，并把反饋訊號耦合到初級側(cè)的PWM控制器，為了達(dá)到更好的輸出調(diào)節(jié),，PWM控制器利用光耦合器接收次級側(cè)的反饋訊號,，以決定金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體管(MOSFET)的工作周期。
此方案可提供精確的電流控制,，但缺點(diǎn)是組件數(shù)目較多,，意味著需要更大的電路板空間、更高的成本,，且可靠性也較低,。同時，感應(yīng)電阻Ro還會增加功耗和降低恒流調(diào)節(jié)電源效率,。近來,，LED驅(qū)動器的效率和節(jié)能要求變得愈益重要，同時LED應(yīng)用也需要更小的尺寸,，因此傳統(tǒng)電路不再滿足相關(guān)要求,。本文將介紹一種能夠減少組件數(shù)目并提高效率的初級側(cè)控制方法。
傳統(tǒng)次級端調(diào)節(jié)反激式LED驅(qū)動器
圖1：采用傳統(tǒng)次級端調(diào)節(jié)反激式轉(zhuǎn)換器的LED 驅(qū)動器
PSR技術(shù)是把脫機(jī)LED驅(qū)動器的成本降至最低的最佳解決方案,，它毋須在次級側(cè)使用光耦合器,，就能夠提供精確的電流控制。PSR的基本原理是采用一種創(chuàng)新性方法,，利用參考線圈取代次級側(cè)的光耦合器來檢測輸出信息,。圖2所示為一個采用初級側(cè)控制器的反激式轉(zhuǎn)換器的基本電路示意圖及其主要工作波形。
傳統(tǒng)次級端調(diào)節(jié)反激式LED驅(qū)動器
圖2：采用初級側(cè)控制器的反激式轉(zhuǎn)換器之基本電路示意圖及波形
當(dāng)PSR控制器導(dǎo)通MOSFET時,，變壓器電流iP將線性地從零增加到ipk,，如算式(1)。在導(dǎo)通期間,，能量儲存至變壓器中,。當(dāng)MOSFET關(guān)斷時(toff)，儲存在變壓器中的能量會藉由輸出整流器傳送到功率轉(zhuǎn)換器的輸出端,，在此期間,，輸出電壓VO和二極管的正向電壓VF被反射到參考線圈NAUX，參考線圈NAUX上的電壓可由算式(2)表示,。這時可運(yùn)用一種專有的取樣技術(shù)來對反射電壓進(jìn)行取樣,，由于輸出整流器的正向電壓變得恒定，故可獲得相關(guān)輸出電壓信息,，然后,，取樣得到的電壓與精確的參考電壓進(jìn)行比較，形成一個電壓回路，從而確定MOSFET的導(dǎo)通時間,，并精確調(diào)節(jié)恒定輸出電壓,。
上述算式中，LP為變壓器初級線圈的電感,；VIN為變壓器的輸入電壓,；ton是MOSFET的導(dǎo)通時間；NAUX/NS為參考線圈與次級輸出線圈的匝數(shù)比,；VO是輸出電壓,；VF是輸出整流器的正向電壓。 這種采樣方案也使得變壓器的放電時間(tdis)加倍,，如圖2所示,，輸出電流IO與變壓器的次級側(cè)電流有關(guān)。IO還可利用ipk,、tdis求得,，如算式(3)所示。PSR控制器利用這個結(jié)果來確定MOSFET的導(dǎo)通時間,，并調(diào)節(jié)恒定輸出電流,。感應(yīng)電阻RSENSE用來調(diào)節(jié)輸出電流的數(shù)值,。
在此,，tS是PSR控制器的開關(guān)周期；NP/NS是初級線圈和次級輸出線圈的匝數(shù)比,；RSENSE為感測電阻,，把變壓器的開關(guān)電流轉(zhuǎn)換為電壓VCS。
高整合PSR控制器方案實(shí)現(xiàn)小體積/低成本HB LED系統(tǒng)設(shè)計
這里使用一個HB LED驅(qū)動器來驅(qū)動三個串聯(lián)HB LED,，輸出規(guī)格為12伏特/0.35安培,。若采用整合一個PSR控制器和一個600伏特/1安培MOSFET的PSR控制器FSEZ1016A，將有助于減少外部組件數(shù)目,、縮小印刷電路板(PCB)MOSFET驅(qū)動器電路的訊號噪聲,，還能夠減少干擾。而專有的綠色模式功能可在輕載和無載條件下,，提供非導(dǎo)通時間調(diào)制,，以線性降低PWM頻率，使待機(jī)功耗最小化,，從而輕松滿足大多數(shù)綠色規(guī)范的要求,。此外，其內(nèi)置抖頻功能也進(jìn)一步提高EMI性能,。
實(shí)驗顯示采用此方法,，恒流(CC)調(diào)節(jié)精度可達(dá)1.8%，折回(Fold-back)電壓為4伏特(圖3)，適用很大的正電壓(VDD)范圍,，且CC能力與輸出電壓有關(guān),。115Vac輸入時效率為77.66%、230Vac輸入時效率為77.40%及空載時最大功率為0.115瓦,。由此可見,，利用FSEZ1016A便可以獲得一個外部組件最少、成本最低的照明解決方案,。
圖3：使用PSR控制器的V-I曲線
隨著產(chǎn)業(yè)界對高能效電子產(chǎn)品開發(fā)投入更多,，照明應(yīng)用需要創(chuàng)新性技術(shù)來取代傳統(tǒng)白熾燈和鹵素?zé)簟B LED的優(yōu)勢在于尺寸小,、亮度高,、壽命長，而且環(huán)保,。
這些優(yōu)勢都是推動該產(chǎn)品逐漸取代傳統(tǒng)照明產(chǎn)品的有利因素,。為了提高HB LED的能力，控制電路必須利用恒流來實(shí)現(xiàn)LED驅(qū)動,。本文介紹的PSR專利技術(shù),，只須利用PSR控制器，就能夠精確調(diào)節(jié)變壓器初級側(cè)中LED驅(qū)動器的電壓和電流,，無需次級側(cè)反饋電路,，從而實(shí)現(xiàn)尺寸更小、壽命更長和更環(huán)保的產(chǎn)品,。實(shí)驗顯示PSR能夠提供1.8%的恒流調(diào)節(jié)精度,。這種PSR技術(shù)是降低脫機(jī)LED驅(qū)動器成本的最佳解決方案。