高功率因数反激式转换器的LED照明解决方案

文章来源:恒光电器

发布时间:2014-01-11

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 随着 LED 用于室内照明解决方案日渐盛行，成本结构已成为关键因素。 简单的反激式转换器是实现低成本 LED 照明的最佳解决方案之一。 然而，LED 照明的开关电源仍要求高功率因数及高系统效率。 为应对这一挑战，采用最新的功率器件至关重要。 本文将介绍用作 LED 照明解决方案的全新集成控制器和高性能高压超级结 MOSFET。 这些产品同时实现了简单的结构和高性能。

初级端反激式控制器

飞兆半导体的 FL7732这一高度集成的脉冲宽度调制 (PWM) 控制器具备多种功能，可增强低功率反激式转换器的性能。 FL7732 的专利拓扑结构可实现最简化的电路设计，尤其适用于 LED 照明应用。 通过采用具有初级端调节的单级拓扑结构，LED 灯板可以通过最少的外部元件实现，恒光，达到成本最小化；无需大容量输入电容和反馈电路。 为了实施高功率因数和低总谐失真 (THD)，采用一个外部电容进行恒定导通时间控制。 图 1 显示了 FL7732 控制器的典型应用电路。

图 1：FL7732 控制器的典型应用电路

恒定电流调节也是 LED 照明的重要特性。 与输入输出电压的变化相比，LED照明品牌，FL7732 中的精密恒定电流控制功能可精确调节输出电流。 使用 MOSFET 的峰值漏电流和电感电流的放电时间可评估输出电流，因为输出电流相当于稳态条件下的二极管电流。 输出电流评估器使用电感放电时间和开关周期获得通过峰值检测电路的电流峰值并计算输出电流。 此输出电流信息与内部精确参考信息相比较，得出误差电压，这将决定恒流模式中 MOSFET 的占空比。 使用飞兆半导体的创新 TRUECURRENT® 拓扑结构，绿色照明，恒定输出电流可精确控制为：

一般而言，恒光电器,照亮您的生活，初级端调节更偏好于 DCM 工作模式，因为它可实现更佳的输出调节。 工作频率会根据输出电压进行相应的改变，高亮度，产业资讯，CCC认证，以确保在 DCM 工作模式， 使得效率更高、设计更简单。 为了保持 DCM 在宽范围输出电压下， led室内照明，线性频率控制中的频率应根据输出电压而发生线性变化。 输出电压由辅助线圈和连接 VS 引脚的分压电阻检测。 输出电压下降时，次级二级管导电时间增加，线性频率控制特性使得开关周期更长，从而保证转换器在宽输出电压范围仍保持在 DCM 工作模式。 在满载条件下，频率控制还会调低初级电流有效值，获得更佳电源效率。

FL7732 还提供保护功能，例如开路 LED、短路 LED 和过温保护。 在 LED 短路时，一个重要的特征是限流水平会自动降低，将输出电流降到最小，保护外部元件。 FL7732 在振荡器中还具有跳频功能，技术资讯，获得更佳电磁干扰 (EMI) 性能。

最新超级结 MOSFET

在高压 MOSFET 技术中，充电平衡技术是实现导通电阻减少最显著的方式。 此项技术源自超级结结构， led室内照明，较之传统平面工艺技术的常用结构，它具有深层 P 型柱状体结构。 柱状结构可有效限制轻掺杂 epi 区域中的电场。 由于采用此 P 型柱状结构，N 型 epi 电阻可显著减少， led亮化工程公司，同时保持相同水平的击穿电压。 除了低导通电阻特性，第二代 SuperFET® 技术 也可在输出电容中实现较少存储能量。 在小功率应用中，如 LED 照明，这一能量值更为重要，因为每次导通均需要消耗能量。

选择 20W 额定功率的 LED 照明配电板评估 SuperFET® II 技术。 配电板最初采用飞兆半导体的 60V N 沟道 MOSFET、FDD5N60NZ 和 FL7732 器件开发而来。 在主要元件中，FDD5N60NZ 为采用平面工艺技术的 MOSFET， 其导通电阻为2OΩ。 在相同成本的情况下，SuperFET II 技术可在输出电容中同时提供 0.9OΩ 的导通电阻和更低存储能量。 凭借这些优越的电气特性，SuperFET II 技术可实现极佳的升压系统效率。 图 2 显示了使用各种交流输入的效率测试结果。

图 2：MOSFET 系统效率

SuperFET II 技术在整个输入范围显示出最佳效率，企业资讯，且较之 FDD5N60NZ 的平面工艺技术，有较大改进。 此外，SuperFET II 技术较之具有竞争力的超级结 MOSFET 效率更佳，尤其是在高输入电压的情况下。 就输出电容中的存储能量如何影响系统效率而言，LED筒灯，这是一个很好的范例。 由于具有竞争力的超级结 MOSFET 具有与 SuperFET II MOSFET 相同的导通电阻，二者之前的效率差被认为来自开关损耗。 如图 3 所示，由于漏电源电压增加，因此具有竞争力的超级结 MOSFET 在输出电容中保存的能量更多。 这意味着在更高输入电压的情况下，MOSFET 在导通期间将消耗更多能量。 在图 2 中，国内资讯，LED射灯，器件电平特性与评估板测试结果相符。

图3 输出电容中的存储能量

结论

LED 照明电源要求高功率因数、高效率、隔离次级端，以符合安全标准，且由于空间有限，要求使用更少元件。 FL7732 和 SuperFET II MOSFET 针对这些要求，提供完整的解决方案。