1. 初級端調節控制器及其運行模式

LED 驅動(dòng)器的初級端調節 (PSR) 解決方案使得固態(tài)照明 (SSL) 產(chǎn)品符合國際法規（比如 Energy Star）。PSR 僅僅根據電源初級端的信息，精確控制輸出電流，不僅消除了輸出電流感測損耗，而且無(wú)需次級反饋電路。因此，允許在小尺寸改型燈具中使用驅動(dòng)器電路以及滿(mǎn)足國際法規，而不會(huì )過(guò)多增加 SSL 應用的成本。Fairchild 的 FL7733 脈寬調制 (PWM) PSR 控制器有助于簡(jiǎn)化設計從而滿(mǎn)足 SSL 要求，同時(shí)無(wú)需使用外部元件。FL7733 提供高精度輸出電流調節，以應對變壓器磁化電感、輸入和輸出電壓信息的改變，并提供強大的保護功能實(shí)現系統可靠性。


模式 I

在 MOSFET 導通期間 (tON)，輸入電壓 (VIN) 施加在變壓器的初級端電感 (Lm) 上。然后，MOSFET 的漏電流 (IDS) 從零線(xiàn)性增加至峰值 (IDS.PK)，如圖 1所示。在此期間，電能從輸入獲取并存儲在電感中。

模式 II

MOSFET (Q) 關(guān)斷時(shí)，變壓器中存儲的電能迫使整流二極管 (D) 導通。當二極管導通時(shí)，輸出電壓 (VOUT) 和二極管正向壓降 (VF)施加到變壓器次級端電感，二極管電流 (ID) 從峰值 (IDS.PK·NP/NS) 線(xiàn)性減小至零。在電感電流放電時(shí)間 (tDIS) 結束時(shí)，變壓器中存儲的所有能量都被傳輸至輸出。

模式 III

當二極管電流達到零時(shí)，變壓器輔助繞組電壓開(kāi)始因初級端電感 (Lm)與 MOSFET (Q) 上加載的有效電容之間的諧振而振蕩。

輸出電流可以通過(guò)峰值漏電流和電感電流放電時(shí)間估計，因為輸出電流與穩態(tài)下的二極管電流平均值相同。漏電流峰值由 CS 峰值電壓檢測器確定，而電感電流放電時(shí)間由 tDIS檢測器檢測。根據峰值漏電流、電感電流放電時(shí)間和工作開(kāi)關(guān)周期信息，創(chuàng )新型 TRUECURRENT 計算模塊可估算輸出電流如下：


應該保證 DCM，以實(shí)現反激式拓撲中的高功率因數。為了在較寬的輸出電壓范圍內維持 DCM，在線(xiàn)性頻率控制中由輸出電壓線(xiàn)性調節開(kāi)關(guān)頻率。輸出電壓由輔助繞組和連接至 VS 引腳的電阻分壓器檢測，如圖 2所示。當輸出電壓降低時(shí)，次級二極管導通時(shí)間增加，DCM 控制會(huì )延長(cháng)開(kāi)關(guān)周期，從而在較寬的輸出電壓范圍內保持 DCM 運行。
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2. 具有較寬輸出電壓范圍的 LED 驅動(dòng)器

2.2. 系統設計

本小節介紹基于FL7733的單級反激式 LED 驅動(dòng)器的設計步驟。選擇了50 W 離線(xiàn) LED 驅動(dòng)器作為設計示例。設計指標如下：

● 輸入電壓范圍： 90 ~ 277 VAC、 50 ~ 60 Hz

● 標稱(chēng)輸出電壓和電流： 50 V/1.0 A

● 工作輸出電壓： 12 V ~ 50 V

● 最低頻率： 88%

● 工作開(kāi)關(guān)頻率： 65 kHz

● 最大占空比： 40%

初級匝數由法拉第定律確定。Np,min是由初級繞組兩端的最小線(xiàn)路輸入電壓峰值和最大導通時(shí)間固定?？杀苊獯判撅柡偷淖儔浩鞒跫壎俗钚≡褦悼捎上率浇o出：



由于飽和通量密度隨著(zhù)溫度的升高而減小，如果變壓器用于封閉外殼內，應考慮高溫特性。


選擇 R1 和 R2的第一個(gè)考慮因素是將 VS設置為 2.7 V，以確保額定輸出功率下能夠以高頻率運行。第二個(gè)考慮因素是 VS 消隱。輸出電壓由輔助繞組和連接到 VS 引腳的電阻分壓器檢測。然而，在不包含 DC 母線(xiàn)電容器的單級反激式轉換器中，在低線(xiàn)路電壓下由于較小的 Lm 電流會(huì )引起 VS 電壓檢測錯誤，輔助繞組電壓無(wú)法箝位至反射的輸出電壓。

在線(xiàn)路電壓過(guò)零點(diǎn)，頻率快速下降，可能導致 LED 燈閃爍。為了在整個(gè)正弦線(xiàn)路電壓范圍內維持恒定頻率，VS 消隱會(huì )通過(guò)檢測輔助繞組在低于特定線(xiàn)路電壓 VIN.bnk時(shí)禁用 VS 采樣。第三個(gè)考慮因素是 VS 電平，應該介于 0.6 V 與 3 V 之間，以避免在寬輸出應用中觸發(fā) SLP 和 VS OVP。
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由于 FL7733 的 VDD工作范圍是 8.75 ~ 23 V，如果輸出電壓低于 VOUT-UVLO (8.75×NS /NA)，應該通過(guò)觸發(fā) UVLO 關(guān)斷 MOSFET開(kāi)關(guān)。因此，應該在較寬的輸出電壓范圍內12 ~ 50不觸發(fā) UVLO，從而提供合理的 VDD。通過(guò)添加外部繞組 NE和包含電壓調節器的 VDD電路，可以提供VDD。NE的設計應該確保以最低輸出電壓 (Vmin.OUT) 提供 VDD時(shí)，不會(huì )觸發(fā) UVLO。外部繞組 NE可通過(guò)下式確定：



2.2. 設計測試結果

為了展示本應用指南中所介紹設計步驟的有效性，構建并測試了設計示例中介紹的轉換器。圖 4顯示在整個(gè)線(xiàn)路和輸出電壓范圍內測得的 CC 容差。額定輸出電壓下通用線(xiàn)路上的 CC 低于 ±0.26 % 而整個(gè)線(xiàn)路和輸出電壓范圍 (12 V ~ 51 V) 內的總 CC 調節是 ±1.23%。圖 5和圖 6 顯示分別在各種負載條件下測得的 PF和 THD 性能。

結語(yǔ)

為了針對各種 LED 燈規范和 LED 特性提高靈活性和兼容性，本文介紹了覆蓋較寬輸出電壓范圍的 LED 驅動(dòng)器。Fairchild 的 PSR 控制器 FL7733 提供出色的高 PF 和低 THD 性能，并在非常寬的輸出電壓范圍內提供恒流調節。此外，本文中設計的 LED 驅動(dòng)器可用于具有簡(jiǎn)單設計和較低成本的各種 LED 照明燈具。

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