具有 PFC 和 PSR 功能的新型 LED 驱动器可应对功率、空间和成本挑战

LED 照明设计人员寻找的 LED 驱动器通常需要具有低功耗、更小的系统封装，当然还有低成本，同时还要在中低功率范围中为应用提供高的可靠性。 为了满足这些需求，LED 驱动器制造商已采用功率因数校正 (PFC) 电路来获得更高的电能质量，并使用初级侧调节 (PSR) 来通过消除次级反馈电路降低成本。 它们还采用反激式拓扑结构来简化设计。

LED 驱动器制造商在其设计中采用 PFC 电路来实现更佳的电能质量（即更低功耗）以满足各地区的监管标准，并通过 PSR 来帮助降低成本。 PSR 具有多项功能——它可消除输出电流感测损失和所有次级反馈电路，既能提供更高效的 LED 驱动器，又能降低成本。 它可以调节 LED 驱动器输出电压，无需次级反馈电路，因此具有更高的可靠性。 除了 PFC 和 PSR 之外，这些应用中还采用了反激式拓扑结构，以简化设计。

Fairchild Semiconductor 的 FL7733A 单级 PSR 反激式 LED 驱动器就是一个例子。 这种 LED 驱动器设计可为 LED 照明系统带来恒定亮度和即时无闪烁接通能力。 具有 PSR 功能的 FL7733A 减少了中低功率 LED 转换器中的元件数量，不再需要大容量输入电容和次级反馈电路，从而降低了成本。 FL7733A 控制器的 8 引脚小型封装 (SOP) 进一步节省了空间。 该器件非常适合用于 SSL 射灯，以及 PAR 和 A19 灯泡应用。

FL7733A LED 驱动器（图 1）可用于各种从 5 W 到 60 W 以上的室内外 LED 应用。 LED 驱动器还可提供严格的恒流调节、高功率因数 (PF) 和低总谐波失真 (THD)，因此能满足许多地区市场的要求。 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规定的 30% 的 THD。 凭借这些特性，设计人员可在单一解决方案中实现 LED 照明全球标准和法规的合规。

图 1：FL7733A PSR 反激式 LED 驱动器框图：通过消除次级侧反馈电路实现设计成本降低。 （图片承蒙 Fairchild Semiconductor 提供）

通过最小化接通波动实现了 >0.9 的高 PF 和低 THD。 采用反激式或降压升压拓扑结构，在断续导通模式 (DCM) 下恒定导通时间和固定频率能够实现高 PF 和低 THD。 一般而言，业内已认可 DCM 通常用于 PSR 反激式拓扑结构，因它可提供更佳的输出调节。

这些器件还具有 LED 短路/开路保护、输出二极管短路保护、感应电阻器短路/开路保护、逐周期限流保护、超温保护，可实现更高的系统可靠性以及欠压锁定功能。 该器件还采用双过压保护 (OVP)，满足 UL SELV 的 60 V 以下输出规定要求。 除了节省电路板空间，这些保护特性还有助于提高 LED 照明可靠性。

此外，LED 驱动器还带有可执行快速启动（85 V_AC 时 <200 ms）的集成高压启动电路，并具有高系统效率。 该器件在启动期间采用自适应反馈环路控制来设置接近稳态时的初始反馈条件，因此不会出现 LED 电流过冲或下冲。

由于 Fairchild 的 TRUECURRENT 技术可实现紧公差恒流输出，FL7733A 可让设计在通用线路电压下具有小于 ±1% 的恒流公差，满足 LED 亮度要求。 TRUECURRENT 可实现精准的 LED 恒流调节，不受以下多个因素影响——输入电压、输出电压和励磁电感变化。 精确恒流控制在 LED 照明设计中如此重要的关键原因之一就是因为电流是 LED 亮度的决定因素。 若没有严格控制，每个灯的亮度可能不同。 它还会导致每个灯的颜色变化。

此 LED 驱动器能在较宽的工作范围内提供无闪烁的恒定亮度，在各种条件下的恒流公差 < ±3%，并具有 < 0.2 秒的启动性能。 另一个关键特性是与高压 LED 模块兼容，具有 10 - 100% 的超宽输出电压范围。

对于关注供应链问题的设计人员，除了减少物料清单 (BOM)，还可通过以一个解决方案适合 5 W 到 60 W 以上设计的方式来简化供应链。

有许多反激式控制 IC 专门设计用来帮助实现高性价比 LED 驱动器设计。 International Rectifier 的 IRS29831 LEDrivIR 反激式控制 IC 就是一个例子。 这种控制器 IC 针对 LED 驱动器中用到的单级反激式和降压升压拓扑结构进行了优化，可用于 LED 灯泡更换、LED 灯管和射灯。

此外，该器件提供单级 PSR，具有高 PF 和低 THD，并带有保护功能。 IRS29831（图 2）主要针对高达 25 W 的 LED 驱动器应用，采用隔离式或非隔离式反激转换器或降压升压拓扑结构。

LED 驱动器制造商过去几年来持续研究的一个重要主题就是实现更高的集成度，包括成本和设计简化。 IRS29831 集成了采用 700 V 技术的 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能力，提供了一种简单的单级解决方案，同时保持高 PF 和低 THD，从而实现更高能效。

图 2：PFC 单级反激式拓扑结构设计中的 International Rectifier IRS29831，专为初级侧调节而设计。 （图片承蒙 International Rectifier 提供）

据称，基于 IRS29831 的 LED 驱动器电路还可通过可控硅调光器实现平滑、无闪烁的调光。 它还搭载了保护特性，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。 其它特性包括快速启动以及在宽输入电压范围内工作。

IRS29831 还具有临界导通工作模式，并能在轻载条件下实现断续和突发模式。 它允许用户配置隔离式设计而无需光耦合器。 该控制 IC 采用 8 引脚 DIP 封装。

总之，对于中低功率 LED 照明应用来说，具有 DCM 功能的 PSR 反激式 LED 驱动器能实现高效率、高 PF 和低 THD 特性，可满足全球 LED 照明要求。 这些设计的优势还包括更低的 BOM 成本，可节省空间和总体成本，同时简化产品设计。 这些是设计人员在其总体设计要求中持续关注的所有因素。

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