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高功率因数单级反激式LED驱动器设计注意事项

洪士恒?? 林锦宏?? 2015年07月09日 ?? 收藏5

(a) 定电流精准度问题

初级调节多操作在BCM或DCM模式,藉由已知的绕组圈数,透过精密电阻侦测初级峰值电流与辅助绕组侦测次级泄磁时间以推算输出电流。然而此模式下有几项因素影响定电流精准度:

1. 导通延迟时间(Propagation delay):来自于IC放大级与功率半导体开关的延迟,高低电压输入的影响能量传递。此误差无法藉由人工调节缩小差异,最简易方式为透过输入电压侦测值进行峰值电流补偿以缩小高低压输入之差异,可透过绕组或高压线性方式来达成,如图1所示。

2. 峰值电流侦测误差 : 源自于峰值电流侦测电阻与经过低通滤波器后讯号之差异,控制IC在取样(Sample)至维持(hold)过程中存有愈长的空白时间将造成侦测之电流低于实际电流,此与IC取样速度相关。由于此型误差为定向关系,可藉由电阻微调改善。

3. 泄磁侦测延迟:IC藉由判断辅助绕组谐振至低准位作为次级电流截止之依据,但在谐振期间已无存在次级电流,故造成次级泄磁时间之侦测误差,如图2所示。此误差严重程度与取决于杂散电容与变压器激磁电感之谐振周期相关,若减小并联之杂散效应将加剧电磁干扰之高频段部份。建议以外部补偿方式克服。

图1. Propagation delay在高低压输入产生之误差
图1. Propagation delay在高低压输入产生之误差

图2. ZCD侦测之时间延迟
图2. ZCD侦测之时间延迟

(b) IC辅助电源设计

LED驱动器能支持宽广输出电压是一大卖点,可扩大产品的应用范围。对于定电流电源,变压器设计是以最高输出电压为考虑,而辅助供电得考虑轻载(最低输出电压)时VCC电压仍能维持在欠电压锁定(Under Voltage Lock Out, UVLO) 之上,并且远高于主开关功率半导体之驱动电压上限以减少导通损。若输出电压变动有2倍以上,辅助供电若超过VCC耐压上限时则仰赖双极性晶体管 (Bipolar NPN) 组成之线性稳压电路,在高压输出时功率损耗多半集中于NPN晶体管。若改采用充电帮浦型式之供电可省去辅助绕组且减少线性稳压供电之损耗,此法将增加一功率晶体开关于主开关之源极,然而,此方式若欲实现过压保护得藉由次级Zener二极管侦测反馈回初级侧达成过压保护,产品设计者得恒量额外增加之成本与其带来之效益。

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单级反激式转换器? LED驱动? 总谐波失真?

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