使用离线一次侧传感控制的LED照明驱动器

本文将向您介绍一款使用了TI离线一次侧传感控制器TPS92310的低功耗LED照明驱动器解决方案。由于使用了恒定的导通时间反激拓扑以及一次侧传感控制，该解决方案可以实现高效率以及良好的线压和负载调节功能。就GU10替代LED灯泡而言，参考设计PMP4325具有合适的小外形尺寸(30mm×18mm×10mm)，其可支持常见的AC线路输入以及3或4个LED串联输出，恒定输出电流为350mA。实验显示，就LED照明而言，该解决方案具有良好的线压和负载调节功能、高效率以及整体LED照明保护功能。

1 理论操作

1.1 TPS92310控制器

对于额定功率较低的LED照明来说，单级反激结构是一款颇具吸引力的拓扑结构。单级反激结构之所以能够广泛用于LED照明，其原因如下：

●电隔离减少了总体物料清单成本 (BOM)

●使用特殊控制架构(例如：恒定导通时间控制等)的高功率因数

●相比其他双级拓扑结构，外形尺寸更小

尽管单级反激结构用于LED照明时拥有诸多优点，但仍然有一些问题需要解决。这些问题包括：

●高功率因数

●稳定的线压和负载调节，实现一次侧回授(PSR)

●LED开路或者短路保护

TI TPS92310控制器是一种单级一次侧传感AC/DC控制器，用于驱动高亮度LED的恒定电流。它工作在零电流检测转换模式(TM)下。线压半周期内，“导通时间”(TON)几乎恒定不变。因此，它本身便具有功率因数校正(PFC)，因为主绕组的峰值电流，随输入线压曲线变化而变化。对TON进行调节，以便将LED电流调节至预设水平，而该水平由一个外部检测电阻器设置。TON同时也用于反激、升压以及降升压转换器的控制设计。这种转换器工作在转换模式下，使用固定不变的导通时间控制来达到高功率因数。另外，TON还可用于对工作在转换模式的降压转换器进行控制，其通用LED驱动器使用峰值电流控制。

一次侧检测不要求使用光耦合器和二次侧电路，因此组件数目更少，PCB解决方案也更紧凑。另外，这种控制器还拥有逐周期电流限制、输出短路保护、输出过压保护(OVP)或者开路LED保护、短路LED保护以及热关机保护等功能，而所有这些功能都为LED照明提供了保护措施。

1.2 恒定导通时间控制

在传统升压功率因数校正转换器中，恒定导通时间控制的转换模式通常用于让输入电流与输入电压保持同相，以获得高功率因数和低总谐波失真(THD)。

对于工作在转换模式下的单级反激拓扑结构来说，它并非本身固有的功率因数校正，因为占空比和频率在形状循环期间始终会不断变化。因此，在这种条件下，功率因数和总谐波失真都不理想。幸运的是，过滤模式下工作的单级反激拓扑使用固定(恒定)TON，仍然可以达到高功率因数和低总谐波失真。如图1所示，平均输入电流为一个近似正弦波，且其相位与输入电压相同。

图1:TON和TOFF期间电流波形