使用PFC电路的LED 驱动器设计

　　LED 照明设计人员通常在寻找能够为中低功率范围内的应用提供低功耗、更小的系统封装，当然还有更低的成本（同时仍提供高可靠性）的 LED 驱动器。为了满足这一需求，LED 驱动器制造商在其最新努力中一直在整合功率因数校正 （PFC） 电路以提高电能质量，并通过消除次级反馈电路来降低成本的初级侧调节 （PSR）。他们还使用反激拓扑来简化设计。

　　LED 驱动器制造商在其设计中使用 PFC 电路来实现更好的电能质量 - 更低的功率损耗 - 以满足各种区域监管标准。PSR 还做了一些其他有益的事情：它消除了输出电流感应损耗和所有次级反馈电路，这使得开发效率更高的 LED 驱动器成为可能，而没有大的附带价格标签。它还允许更高的可靠性，因为它无需次级反馈电路即可调节 LED 驱动器输出电压。

　　一个例子是飞兆半导体的 FL7733A单级 PSR 反激式 LED 驱动器。该 LED 驱动器旨在提供恒定的亮度和 LED 照明的即时无闪烁开启。具有 PSR 的 FL7733A 减少了中低功率 LED 转换器中的元件数量，无需输入大容量电容器和次级反馈电路，这也降低了成本。进一步节省空间的是 FL7733A 控制器的小型 8 引脚小外形封装 （SOP）。该设备非常适合 SSL 筒灯以及 PAR 和 A19 灯泡应用。

　　FL7733A LED 驱动器（图 1）可用于各种 5 瓦 （W） 至 60+ W 的室内和室外 LED 应用。LED 驱动器还提供严格的恒流调节、高功率因数 （PF） 和低总谐波失真 （THD），因此可以满足许多区域市场的要求。据 Fairchild 称，它符合全球标准，在通用线路电压条件下 THD 《10%，远低于大多数地区法规中包含的 30% THD。Fairchild 表示，这些特性共同帮助设计人员在单一解决方案中满足 LED 照明的全球标准和法规。

　　》0.9 的高 PF 和低 THD 是通过最小化开启波动来实现的。在反激式或降压-升压拓扑中，非连续导通模式 （DCM） 操作中的恒定导通时间和恒定频率可实现高 PF 和低 THD。一般来说，业界已经承认 DCM 常用于 PSR 反激拓扑，因为它提供了更好的输出调节。

　　这些器件还集成了保护功能，包括 LED 短路/开路、输出二极管短路、感应电阻短路/开路、逐周期限流、过热以实现高系统可靠性和欠压锁定。该器件还使用双过压保护 （OVP） 来满足 60 V 输出规定下的 UL SELV。除了节省电路板空间外，这些保护功能还有助于提高 LED 照明的可靠性。

　　图 1：FL7733A PSR 反激式 LED 驱动器框图。通过消除对次级侧反馈电路的需要，实现了低成本设计。（由飞兆半导体提供）

　　此外，LED 驱动器具有集成的高压启动电路，可实现快速启动（在 85 V AC时《200 ms ）和高系统效率。该器件在启动期间使用自适应反馈环路控制将初始反馈条件设置为接近稳态，因此 LED 电流不会出现过冲或下冲。

　　由于飞兆半导体的 TRUECURRENT 技术可实现严格的恒流输出容差，FL7733A 使设计的恒流容差低于通用线路电压的 ±1%，从而满足 LED 亮度要求。TRUECURRENT 的工作原理是调节精确的恒定 LED 电流，不受输入电压、输出电压和磁化电感变化等多种因素的影响。精确恒定控制在 LED 照明设计中如此重要的关键原因之一是电流决定 LED 亮度。如果没有严格的控制，亮度可能会因灯而异。它还可能导致从灯到灯的颜色变化。

　　LED 驱动器在很宽的工作范围内提供无闪烁的恒定亮度，在所有条件下具有 《 ±3% 的恒定电流容差和 《 0.2 秒的启动性能。另一个关键特性是与具有 10% 至 ~100% 的超宽输出电压范围的高压 LED 模块的兼容性。

　　对于同样关心供应链的设计师来说，除了减少物料清单 （BOM） 之外，它还通过为 5 W 到 60+ W 设计提供一种解决方案来简化事情。

　　还有许多专门设计用于帮助提供具有成本效益的 LED 驱动器设计的反激控制 IC。一个例子是International Rectifier 的 IRS29831 LEDrivIR反激控制 IC。该控制器 IC 针对用于 LED 灯泡更换、LED 灯管照明和筒灯照明的 LED 驱动器中使用的单级反激式和降压-升压拓扑进行了优化。

　　此外，该器件还提供单级 PSR 以及具有保护功能的高 PF 和低 THD。IRS29831（图 2）主要针对使用隔离或非隔离反激式转换器或降压-升压拓扑的高达 25 W 的 LED 驱动器应用。

　　LED 驱动器制造商在过去几年中继续致力于提高集成度的关键之一是出于多种原因，包括成本和易于设计。IRS29831 使用 700 V 技术集成了 LED 驱动器控制 IC 和功率 MOSFET，有助于降低 BOM 成本并节省空间。该器件还具有高压启动功能，提供简单的单级解决方案，同时仍保持高 PF 和低 THD 以提高效率。

　　图 2：国际整流器 IRS29831 专为初级侧调节而设计，采用 PFC 单级反激式拓扑设计。（由国际整流器提供）

　　据说基于 IRS29831 的 LED 驱动器电路还可以通过基于双向可控硅的调光器提供平滑、无闪烁的调光。它还具有保护功能，包括打嗝模式开路负载/过压保护、逐周期初级过流限制和输出短路保护。其他特性包括快速启动和在宽输入电压范围内运行。

　　如果这还不够，IRS29831 还具有临界导通模式操作，在轻负载下具有不连续和突发模式。它允许用户在没有光耦合器的情况下配置隔离设计。控制 IC 采用 8 引脚 DIP 封装。

　　总之，对于中低功率 LED 照明应用，采用 DCM 操作的 PSR 反激式 LED 驱动器可以实现高效率、高 PF 和低 THD，以满足全球 LED 照明要求。这些设计还具有较低 BOM 的优势，可减少空间和总体成本，同时简化产品设计。这些都是设计师不断将其视为整体设计要求的一部分的因素。