用于LED照明应用的单级反激式电源

　　近年来，LED技术发展迅速，由于它具有能效高、寿命长和绿色环保等优势，被视为最有潜力的下一代照明源。此外，LED技术还能控制色彩、形状、照明模式以及光线本身。在室内或街道LED照明应用中，需要一个把交流输入电压转换为直流输出电压的电源设备(PSU)，并有多种不同的拓扑供选用。由于功率限制，低功率LED照明的PSU一般可采用单级转换器，而大功率LED照明应用则普遍采用两级转换器。而本文将介绍一种用于大功率LED照明的单级PSU。这里，功率转换器电路选用反激式转换器拓扑，因为它不需要电感式输出滤波器；而主变压器本身就执行电感式滤波器的工作，而且输入和输出级可被隔离。这种电路采用临界传导模式(CRM)PFC控制器，无需检测输入电压和开关电流，只需要输出电压反馈。通过75W单级反激式转换器原型实验，本文对上述单级PSU、控制方案和反馈方法的可行性进行了分析和探讨。

　　用于LED的单级反激式转换器

　　1、基本原理分析

　　图1所示为一个反激式交流/直流(AC/DC)转换器的电路示意图。这里同时需要恒压(CV)和恒流(CC)反馈电路，以避免过载和过压情况的发生。在LED照明中，输出总是满载，且LED的正向电压降会随LED结温的升高而减小。因此，在正常情况下，输出应该由CC模式控制，而CV模式只用于过压保护。

　　这里，控制IC采用了电压模式CRM PFC控制器FAN7530，其内部模块示意图如图2所示。在控制电路中，通过对误差放大器的输出与内部斜坡信号进行比较来产生开关信号，故无需输入电压和电流。在稳态期间，开关的导通时间是固定的，但关断时间是会改变的。因此，开关频率必然随输入电压的变化而变化，如图3所示。

　　图4所示为初级端开关电流、次级端二极管电流和门极驱动信号(gating signal)的理论波形。MOSFET Q 导通和FRD Do关断时工作在零电流条件下，而Q关断和Do导通时则工作在硬开关条件下。

　　在反激式转换器中，变压器很容易饱和，因为变压器只在磁滞回线的第一象限内工作。此外，如果转换器在临界传导模式下工作，其峰值电流会比连续传导模式下高出很多。因此，铁芯间应留有空气隙以防止变压器饱和。