用于低成本高效率离线LED驱动器的初级端调节技术

初级端调节的基本概念
图2为初级端调节反激式转换器的基本电路示意图及其典型波形。一般而言，断续传导模式(discontinuous conduction mode，DCM)输出调节性能较好，因此是初级端调节的首选工作模式。初级端调节的关键在于如何在无直接检测的前提下获得输出电压和电流的信息。一旦获得这些数值，通过传统的PI控制方法就可以轻易进行控制了。

在MOSFET导通时间(TON)内，初级端电感(Lm)加载输入电压(VIN)。于是，MOSFET电流(Ids)从0线性增加到峰值(Ipk)。在这段时间内，能量从输入端转移存储在电感中。当MOSFET关断时，存储在电感中的能量促使整流二极管(D)导通。在二极管导通时间(TD)内，输出电压(Vo)加载在次级端电感上(Lm×Ns2/Np2)，二极管电流(ID)从峰值(Ipk×Np/Ns)线性下降至0。在TD结束时，所有存储在电感中的能量都释放到输出端。在此期间，输出电压和二极管正向压降之和反映到辅助绕组端，表示为(Vo+VF)×Na/Ns。由于二极管正向压降随电流减小而减小，在二极管导通时间结束时，二极管电流减小为0，故这时辅助绕组电压能最好地反映出输出电压。因此，通过在二极管导通时间结束时对绕组电压进行简单采样，就可以得到输出电压的信息，而二极管导通时间则可通过监控辅助绕组电压而获得。

图3 集成式电源开关(FSCQ-系列)的内部模块示意图

同时，输出电流的估算需要一些乘法计算。假设输出电流与二极管稳态时的平均电流相等，输出电流可通过下式估算：Io=Ipk×(Np/Ns)×(TD/2Ts)。输出电流估算器通过一个峰值检测电路来获取漏极电流峰值，并利用二极管导通时间(TD)计算出输出电流。

集成式初级端调节控制器
初级端调节PWM控制器，如飞兆半导体公司的FAN102，是一种专门处理初级端调节离线LED驱动器设计的技术。这种技术可显著简化满足更严苛效率要求的设计难题，并省去增加成本和可靠性问题的外部组件，如光耦合器和KA431。图3为FAN102的内部模块示意图。该器件具有一个用于误差放大器的容差为±1%的内部参考电压，可以根据外部组件的容差将输入电流/电压变化减至最小，另外还带有一个集成式外部组件温度变化补偿电路，无论温度如何变化，均可获得高精度。其内部振荡器具有跳频功能以减小EMI，可在输入端使用小型线路滤波器。

结论
结合了采样和输出估算的专有技术可为各种离线LED驱动器提供调节精确、成本更低的实现方案―从街灯到医疗应用，乃至橱柜灯和台灯这类消费电子应用都可实现。现在，这些LED驱动器能够实现更小的尺寸、更低的成本和更高的效率。