PFC电路输出降低切换损耗 - 驱动多LED串设计利弊分析

PFC电路输出降低切换损耗

　　接着探讨PFC电路的输出，其为反向降压电路的输入模式，可经过配置而产生稳定电流输出，而系统封闭回路便位于这种电流附近，因此，所产生的电流输出会向下游供给到DC-DC变压器电路，而该电路包含一个半桥式控制器、两个MOSFET、电容C1与电容C2，以及多个变压器。 

然后，该电流还会流经半桥式MOSFET开关，到达串联变压器的一次侧，其中，电容C1与C2将发挥许多功能，不仅可用于为半桥式建立分压器，同时是谐振电路的组成组件，并且是DC阻隔电容，有助于避免变压器饱和。而谐振运作允许MOSFET开关以零电压切换(ZVS)进行切换，这可降低切换损耗，并且强制输出二极管达到零电流切换(ZCS)，以发挥最大的效率。 

必须注意的是，现已转换为AC电流的DC电流会通过所有串联变压器的一次侧前后谐振。可串联的变压器一次侧数目相当有弹性，因为可选择绕组匝数比来支持许多变压器或LED灯串。不过，计算匝数比须考虑灯串数，这是由于其中规定变压器数目及各个灯串的正向电压。 

发挥功率转换效益　PFC设计考虑不可或缺

若要发挥功率转换的最高效率，必须尽可能处理最少的功率，如此一来，也须尽可能接近输入电压进行运作才能达成。由于大多数高功率照明应用都支持主动PFC的使用，因此，为简单起见，可将它视为功能区块，并且将一些典型值输出代表其中的输出。 

由于大多数主动PFC电路都能发挥升压转换器的作用，因此PFC输出电压的设定必须高于最高AC线路电压的峰值。在85～265VAC的一般输入范围中，大约是375伏特。增加容限及容差的一些动态范围之后，400伏特便成为典型的设定值。 

此外，为确保下游降压拥有PFC输出变化的较多动态范围，就须增加较多的容限，以适应约40伏特的涟波，这使得反向降压输入运作点下限为大约360伏特。再加上为确保降压输出具有一定的最大压降，以便运作正常，也须要提供一定的动态范围，并将输出范围限定在280伏特。 

计算降压/变压器匝数比　稳定电流值呼之欲出　 

了解各个范围限度之后，下一个步骤是要了解如何透过降压及变压器匝数比来计算此一设计实例的稳定电流值。在此类设计中，使用两个变压器以1安培(A)的电流驱动四个LED灯串，各个灯串都具有十个高功率LED。假设LED正向电压为3.5伏特，而灯串电压为35伏特，由于DC降压的输出运作点是设定在280伏特，故此时成为DC-DC变压器电路的输入。 

此一情形表示施加于串联一次侧的电压将为电容分压器(由C1与C2组成)电压的二分之一，使得串联一次侧配置的电压达到140伏特。如公式1所示： 

透过公式1的等式，各个变压器的一次侧电压(VP)=桥接电压/变压器数=140伏特/2=70伏特，匝数比的计算变得相当容易，其中NP=一次侧匝数；NS=二次侧匝数；VS=二次侧或LED灯串电压；VP=各个一次侧绕组两端的电压。 

另一方面，若要计算各个变压器驱动两个LED灯串时，有关反向降压的电流输出设定值，必须先确认交替半个周期中各个变压器只有一个灯串导电。 

不过，要在休眠期间维持LED导电状态，向导电灯串提供的电流必须是LED电流的两倍；也就是说，在所需LED电流为1安培的情况下，每半个周期向LED及滤波器电容提供的电流为2安培。若要计算降压稳压器，则必须如公式2所示设定电流值(ISet)： 

如上所述，确定变压器需求相当简单，同时使简易驱动成为能因应众多不同照明应用的弹性解决方案。不过，若要使简易驱动成为众多LED照明应用区块方法的一部分，还须要考虑上游功率级，例如半桥式的功率处理组件、反向降压及PFC等，因为必须调整这些功率级，才能处理所希望驱动器达到的最高功率级。