如何通过反激转换器克服高效LED照明

该文件致力于解决高功率因数反激转换器的使用，以克服高效LED照明解决方案的挑战。它将包括设计人员比其他类型更喜欢此拓扑的基本原理和原因。还将简要讨论产生有效输出的要求。
        本文讨论了使用高功率因数反激转换器来克服高效LED照明解决方案的挑战。它将包括设计人员比其他类型更喜欢此拓扑的基本原理和原因。还将简要讨论产生有效输出的要求。
        反激式转换器是开关电源的最佳拓扑之一，而且成本效益也很高。此外，交流输入的LED照明应用也需要高功率因数和高系统效率。本文回顾了高性能LED照明产品设计的挑战，然后演示了如何使用新一代高度集成的PWM控制器满足这些要求。
        初级侧反激控制器
        具有初级侧调节（PSR）的单级拓扑是LED照明应用的首选拓扑，因为它消除了输入大容量电容器和反馈电路，从而使设计具有最少的外部组件。除成本外，消除输入电容器的另一个好处是消除了使用寿命比其他组件低的组件。此外，一些能效标准要求LED照明板满足大于0.9的高功率因数（PF）和小于20％的低总谐波失真（）。因此，应使用具有恒定导通时间，固定频率控制的高度集成> span class =“ caps”> PWM控制器，以实现最简化的电路设计并同时满足出色的PF / THD性能。如图。

       

        PSR PWM控制器FL7733A的典型应用电路
        严格的LED电流调节是LED照明的另一个重要要求。高度集成的PWM控制器应实现精确的恒流控制功能，以保持准确的输出电流与输入电压和输出电压的变化之间的关系。由于输出电流是稳态下输出二极管电流的平均值，因此可以使用MOSFET的峰值漏极电流和电感器电流的放电时间来估算输出电流。将该输出电流信息与内部精确基准进行比较，以生成确定占空比的误差电压。
        通常，对于PSR，首选DCM操作，因为它可以提供更好的输出调节。PWM控制器将需要相对于输出电压线性地改变其工作频率，以确保DCM工作。在PSR拓扑中获得输出电压信息的一种方法是通过连接到VS引脚的电阻分压器感测辅助绕组电压。当输出电压降低时，次级二极管的导通时间会增加，PWM控制器的线性频率控制功能会延长开关周期。频率控制还降低了初级均方根电流，从而提高了电源效率。
        为了实现稳定运行，PWM控制器还应提供保护功能，例如LED开路，LED短路和过热保护。一个重要的要求是电流限制水平会自动降低，以最小化输出电流并在短路的LED条件下保护外部组件。
        董事会评估
        高度集成的PWM控制器FL7733A可以满足上述所有要求，并可以为LED照明应用提供最简化的设计。选择了额定功率为20W的LED照明电源板，以与FairchildSuperFET®2MOSFET一起评估FL7733A。SuperFET®2MOSFET是最新一代的超结技术。除了低导通电阻外，SuperFET®2MOSFET还实现了在输出电容（Eoss）中更少的存储能量。Eoss对于低功率开关LED照明解决方案很重要，因为在每个开关周期都会发生能量耗散。

       

        基于FL7733A的20W LED转换器的功率因数和总谐波失真
        图2显示了启动后10分钟使用额定LED负载时的PF和THD结果。测得的溶液超出了标准，PF大于0.98，THD性能小于10％。

       

        MOSFET的系统效率
        图3是各种交流输入的效率测试结果。SuperFET®2技术在整个输入范围内显示出最佳效率。高输入电压下的更好结果是输出电容中存储的能量如何影响系统效率的一个很好的例子。由于竞争对手的MOSFET具有与SuperFET®2MOSFET相同的导通电阻，因此可以认为效率差距是由开关损耗引起的。

       

        存储在输出电容中的能量
        如图4所示，随着漏极-源极电压的增加，竞争对手MOSFET在输出电容中保持更多能量。这意味着在较高的输入电压下导通期间会耗散更多的功率。在图3中，设备级别的特性与电路板级别的测试结果完全匹配。
        结论
        LED照明电源需要高功率因数，高效率，隔离的次级侧才能满足安全标准，并且由于空间有限而需要的组件更少。FL7733A与SuperFET®2MOSFET一起提供了满足这些要求的完整解决方案。
        编辑：hfy

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