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LED驱动电源单极PFC反激式开关电源的设计一

发布时间:2020-07-21 17:32:42 阅读: 来源:滤布厂家

因为环境能源要求,在越来越多的电子产品使用的电源要求越来越高,特别是LED驱动电源要求在5W以上的产品都要求高功率因素,低谐波,高效率,但是因为又有体积和成本的考量,传统的PFC+PWM的方式电路复杂,成本高昂,因此在小功率(65W左右)的应用场合一般会选用单极PFC的方式应用,特别是在T5,T8等LED驱动电源得到广泛的应用,并成为目前的主流应用方案。

本文引用地址:目前市面上的PFC有很多,下面以市面上得到广泛应用的LD7591及其升级版本LD7830,主要用LD7830来做说明介绍。

一、介绍:

LD7830是一款具有功率因素校正功能的LED驱动芯片,它通过电压模式控制来稳定输出且实现高功率因素(PF)与低总谐波失真(THD)特性。LD7830能在宽输入电压范围内应用,且保持极低的总谐波失真。LD7830具备丰富的保护功能,如输出过压保护(OVP),输出短路保护(SCP),芯片内置过温保护(OTP),Vcc过压保护,开环保护等保护功能令LED驱动电源系统工作起来更加安全可靠。LD7830在LD7591的基础上增加了高压启动,OLP保护功能和软启动功能,使系统的待机功耗更低至0.3W以下,同时短路保护更加可靠。

二、LD7830特点:

内置500V高压启动电路

高PFC功能控制器

高效过渡模式控制

宽范围UVLO (16V开,7.5V 关)

最大250KHZ工作频率

内置VCC过压保护

内置过载保护(OLP)功能

过电流保护(OCP)功能

500/-800mA驱动能力

内置8ms软启动

内置过温保护(OTP)保护

三应用范围:

AC/DC LED照明驱动应用

65W以下适配器

四、典型应用

图一

五、系统设计

LD7830的典型应用为反激拓扑结构,如图一所示。

5.1我们首先介绍LD7830的反激工作原理,假设交流输入电压波形是理想正弦波,整流桥也是理想的,则整流后输入电压瞬时值Vin(t)可表示为:

其中VPK为交流输入电压峰值,VPK=√2×VRMS , Vrms为交流输入电压有效值,FL为交流输入电压频率。再假定在半个交流输入电压周期内LD7830误差放大器的输出VCOMP为一恒定值,则初级电感电流峰值瞬时值I PKP(t)为:

其中IPKP为相对于输入电压初级电感电流峰值的最大值。

在反激电路中,当MOSFET导通时,输入电压Vin(t)对电感充电,同时输出电容对负载放电,初级电感电流从零开始上升,令θ=2×π×FL×t:

Ton为MOSFET导通时间,Lp为初级电感量,由上式可见,TON与相位无关。

假设变压器的效率为1且绕组间完全耦合,当MOSFET关断时,次级电感对输出电容充电和对负载放电,则:

其中,TOFF为MOSFET关断时间,I PKS(θ)为次级峰值电流瞬时值,Ls为次级电感量, Vout为输出电压, VF为输出整流管正向压降,n为初次级匝比,TOFF随输入电压瞬时值变化而变化。

工作电流波形如图二所示,可见,在半个输入电压周期内,只要控制TON固定,则电感电流峰值跟随输入电压峰值,且相位相同,实现高功率因素PF.

图二

5.2下面将针对反激拓扑结构介绍相关参数设计流程

5.2.1首先根据实际应用确定规格目标参数,如最小交流输入电压Vinmin, 最大交流输入电压Vinmax,交流输入电压频率FL,输出电压Vout,输出电流Iout,最大两倍频输出电压纹波ΔVo等。 然后针对目标参数进行系统参数预设计,先估计转换效率η来计算系统最大输入功率;最大输入功率Pin可表示为:

再确定系统最小工作频率,LD7830 的开关频率是个变化量,表示为:

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