基于TPS92310控制器的低功耗LED照明驅(qū)動器設(shè)計方案

本文將向您介紹一款使用了TI離線一次側(cè)傳感控制器TPS92310的低功耗LED照明驅(qū)動器解決方案。由于使用了恒定的導(dǎo)通時間反激拓?fù)湟约耙淮蝹?cè)傳感控制，該解決方案可以實現(xiàn)高效率以及良好的線壓和負(fù)載調(diào)節(jié)功能。就GU10替代LED燈泡而言，參考設(shè)計PMP4325具有合適的小外形尺寸（30mm×18mm×10mm），其可支持常見的AC線路輸入以及3或4個LED串聯(lián)輸出，恒定輸出電流為350mA。實驗顯示，就LED照明而言，該解決方案具有良好的線壓和負(fù)載調(diào)節(jié)功能、高效率以及整體LED照明保護功能。

1 理論操作

1.1 TPS92310控制器

對于額定功率較低的LED照明來說，單級反激結(jié)構(gòu)是一款頗具吸引力的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。單級反激結(jié)構(gòu)之所以能夠廣泛用于LED照明，其原因如下：

●電隔離減少了總體物料清單成本 （BOM）

●使用特殊控制架構(gòu)（例如：恒定導(dǎo)通時間控制等）的高功率因數(shù)

●相比其他雙級拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，外形尺寸更小

盡管單級反激結(jié)構(gòu)用于LED照明時擁有諸多優(yōu)點，但仍然有一些問題需要解決。這些問題包括：

●高功率因數(shù)

●穩(wěn)定的線壓和負(fù)載調(diào)節(jié)，實現(xiàn)一次側(cè)回授（PSR）

●LED開路或者短路保護

TI TPS92310控制器是一種單級一次側(cè)傳感AC/DC控制器，用于驅(qū)動高亮度LED的恒定電流。它工作在零電流檢測轉(zhuǎn)換模式（TM）下。線壓半周期內(nèi)，“導(dǎo)通時間”（TON）幾乎恒定不變。因此，它本身便具有功率因數(shù)校正（PFC），因為主繞組的峰值電流，隨輸入線壓曲線變化而變化。對TON進行調(diào)節(jié)，以便將LED電流調(diào)節(jié)至預(yù)設(shè)水平，而該水平由一個外部檢測電阻器設(shè)置。TON同時也用于反激、升壓以及降升壓轉(zhuǎn)換器的控制設(shè)計。這種轉(zhuǎn)換器工作在轉(zhuǎn)換模式下，使用固定不變的導(dǎo)通時間控制來達到高功率因數(shù)。另外，TON還可用于對工作在轉(zhuǎn)換模式的降壓轉(zhuǎn)換器進行控制，其通用LED驅(qū)動器使用峰值電流控制。

一次側(cè)檢測不要求使用光耦合器和二次側(cè)電路，因此組件數(shù)目更少，PCB解決方案也更緊湊。另外，這種控制器還擁有逐周期電流限制、輸出短路保護、輸出過壓保護（OVP）或者開路LED保護、短路LED保護以及熱關(guān)機保護等功能，而所有這些功能都為LED照明提供了保護措施。

1.2 恒定導(dǎo)通時間控制

在傳統(tǒng)升壓功率因數(shù)校正轉(zhuǎn)換器中，恒定導(dǎo)通時間控制的轉(zhuǎn)換模式通常用于讓輸入電流與輸入電壓保持同相，以獲得高功率因數(shù)和低總諧波失真（THD）。

對于工作在轉(zhuǎn)換模式下的單級反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來說，它并非本身固有的功率因數(shù)校正，因為占空比和頻率在形狀循環(huán)期間始終會不斷變化。因此，在這種條件下，功率因數(shù)和總諧波失真都不理想。幸運的是，過濾模式下工作的單級反激拓?fù)涫褂霉潭ǎê愣ǎ㏕ON，仍然可以達到高功率因數(shù)和低總諧波失真。如圖1所示，平均輸入電流為一個近似正弦波，且其相位與輸入電壓相同。

圖1:TON和TOFF期間電流波形
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