離線式LED燈對LED驅動器IC要求

　　為了滿足離線式照明的要求(例如高功率因數、高效率、隔離和TRIAC調光器兼容性)，以前的LED驅動器采用很多外部分立式組件，結果形成了又大又復雜的解決方案。凌力爾特的LT3799集成了離線式LED照明需要的所有功能，解決了這些復雜性、空間和性能問題。LT3799是一款具有源功率因數校正的隔離反激式LED控制器，專門為在90VAC至265VAC的通用輸入范圍驅動LED而設計。該器件以關鍵導通(邊界)模式控制一個隔離反激式轉換器，適用于需要4W至超過100W或更高LED功率的LED應用。其新穎的電流檢測電路無需使用光耦合器，就能向副端提供良好調節的輸出電流。其獨特的泄能電路使得LED驅動器可與TRIAC調光器相兼容，而無需增設額外的組件。LED開路和短路保護確保長期可靠性。

　　圖2 具有源功率因數校正的LT3799的VIN和IIN波形

　　圖1顯示了一個完整的LED驅動器解決方案，其效率高達86%。LT3799從主端開關電流波形檢測輸出電流。就一個以邊界模式工作的反激式轉換器而言，輸出電流方程式為：

　　IPK是峰值開關電流，N是主端至副端匝數比，D是占空比。該IC通過一種新穎的反饋控制電路調節峰值開關電流和占空比以此調節輸出電流。與需要知道輸入功率和輸出電壓信息的其他主端檢測方法不同，這種新型電路提供好得多的輸出電流調節，因為準確度幾乎不受變壓器繞組電阻、開關RDS(ON)、輸出二極管正向壓降和LED電纜壓降的影響。

　　圖3 MOSFET柵極信號和VIN

　　大功率因數、低諧波

　　通過使線路電流跟隨施加的正弦波電壓，LT3799實現了高功率因數，并且滿足了IEC 61000-3-2 C類照明設備諧波要求。如果所吸取的電流與輸入電壓成正比，就能實現等于1的功率因數。LT3799用一個從輸入電壓產生的、與輸入電壓成比例的電壓調制峰值開關電流。如在圖2中能看到的那樣，這種方法提供0.98或更高的功率因數。一個小帶寬反饋環路保持對輸出電流的調節，而且不會使輸入電流失真。

　　可與TRIAC調光器兼容

　　當TRIAC調光器處于斷開狀態時，它不是徹底斷開的。有相當大的泄漏電流通過其內部濾波器流到LED驅動器。這個電流給LED驅動器的輸入電容器充電，從而導致LED隨機開關和閃爍。以前的解決方案增加一個泄能電路，該電路包括一個大而昂貴的高壓MOSFET。LT3799將變壓器主端繞組和主開關用作泄能電路，因此無需這類MOSFET或其他任何額外的組件。如圖3所示，當TRIAC斷開時，MOSFET柵極信號為高，且MOSFET接通，從而泄放掉漏電電流，并保持輸入電壓為0V。TRIAC一旦接通，MOSFET就無縫地變回正常的供電器件。

　　LED電流調節

　　此外，LT3799在整個輸入電壓、輸出電壓和溫度范圍內提供LED電流調節。見圖4，可以看到，正如大多數美國照明應用所要求的那樣，當輸入從90VAC變到150VAC時，LED電流保持在±5%的調節范圍內。LT3799采用一個獨特的電流檢測電路取代了光耦合器，以向副端提供良好調節的電流。這不僅降低了成本，還改善了可靠性。

　　LED開路和短路保護

　　通過變壓器的第三個繞組持續監視LED電壓。當主開關斷開時，第三個繞組的電壓與輸出電壓成正比，輸出二極管傳導電流。一旦過壓或LED開路，主開關就斷開，CT引腳的電容器開始放電。然后該電路進入打嗝模式。在LED短路情況下，VIN引腳電壓降至低于UVLO門限之前，該IC以最低頻率運行，因為第三個繞組不能給該IC提供足夠的功率。然后該IC進入啟動排序狀態。

　　CTRL引腳和模擬調光

　　LT3799的輸出可以通過多個CTRL引腳調節。例如，輸出電流可以跟隨一個加到任意CTRL引腳的DC控制電壓，以實現模擬調光。過熱保護和線路過壓保護功能也可以利用這些CTRL引腳輕松地實現。

　　緊湊和具成本效益的解決方案

　　圖4 LT3799 LED電流調節與VIN(AC)

　　LT3799運用具有整個LED驅動電路(包括EMI濾波器)的單級設計，僅需要40個外部組件，可使解決方案布局簡單、占板面積緊湊并具有成本效益。圖1中20W電路的總尺寸僅為30mm×75mm，厚度僅為30mm，非常適用于多種LED應用。通過改變幾個外部組件，這個電路就可以進一步為120VAC、240VAC甚至377VAC應用或幾乎任何常見的AC輸入而優化。

　　結論

　　面向通用照明應用的離線供電LED不斷促進對高性能和具成本效益的LED驅動器IC解決方案的需求。這類LED驅動器必須具有電氣隔離、高效率、PFC>0.90和TRIAC調光功能。此外，它們還必須提供良好調節的LED電流，以保持一致的亮度，而不管輸入電壓或LED正向電壓如何變化，同時它們必須提供各種保護功能以提高系統的可靠性。向LED照明過渡的經濟性也要求LED驅動器電路必須非常具成本效益。幸運的是，現在已經有這類LED驅動器了。