初级侧调节提高照明效率实现低成本高亮LED

为达到高亮度LED对于高可靠度、小体积、高发光效率、低耗电量及低成本的要求，业界现已开发出PSR控制器搭配高亮度LED驱动器方案。PSR控制器突出的恒流技术，能精确提供适当的电压与电流，提高LED使用寿命，此外，透过PSR高整合度方案，也可进一步缩小LED驱动器与PCB体积，因而开始在产业界崭露锋芒。

本文引用地址：实现低功耗和高效率技术备受全球关注，由于照明应用占了全球近20%的耗电量，所以照明技术的进步，也会对能源状况产生巨大的影响。发光二极管(LED)固态照明(SSL)是一种环保技术，具有出色的外形尺寸、使用寿命长、转换效率高，且功耗比传统的白炽灯低80%或90%。

在LED SSL中，LED驱动器扮演着重要的角色，因为要靠它来提供保持稳定亮度所需的精确电流。不过，传统的LED驱动器方案采用次级回馈电路来驱动LED的电压和电流，但次级回馈电路却会导致成本和尺寸的增加。本文将介绍一种初级侧调节(PSR)专利技术，PSR控制器无需次级端回馈电路，即能够精确调节变压器初级侧中LED驱动器的电压和电流。它同时包含频率抖动功能来降低电磁干扰(EMI)，以及轻载待机模式来减小待机损耗。利用该方案，PSR充电器可以实现比振铃扼流圈转换器(RCC)和传统脉冲宽度调变(PWM)等传统设计更小的外形尺寸、更低的待机功耗和更高的效率。

LED照明拥有诸多优势，但若没有适当的电压和精确的电流，这些组件的寿命不仅会缩短，其功耗和热耗也会增加，最终对LED造成无法挽回的损害。考虑到LED与普通二极管在物理特性方面同样拥有斜率很大的V-I曲线，因而LED的工作电压对工作电流相当敏感，若变化很大，便会影响HB LED单元的寿命，因此LED的电流对照明非常重要。在这种情况下，对HB LED的寿命而言，带有出色恒流技术的PSR就显得既重要又有益。LED驱动器一般采用非隔离降压转换器或隔离反激式(Flyback)转换器。在传统的LED控制电路中，脱机恒定输出电流LED驱动器可使用隔离反激式转换器配合次级侧电路调节输出电流来实现(图1)。在此，LED电流通过次级侧的一个感应(Sense)电阻Ro来测量，并借助光耦合器提供必须的回馈信息。光耦合器在初级侧和次级侧之间形成隔离，并把反馈讯号耦合到初级侧的PWM控制器，为了达到更好的输出调节，PWM控制器利用光耦合器接收次级侧的反馈讯号，以决定金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)的工作周期。此方案可提供精确的电流控制，但缺点是组件数目较多，意味着需要更大的电路板空间、更高的成本，且可靠性也较低。同时，感应电阻Ro还会增加功耗和降低恒流调节电源效率。近来，LED驱动器的效率和节能要求变得愈益重要，同时LED应用也需要更小的尺寸，因此传统电路不再满足相关要求。本文将介绍一种能够减少组件数目并提高效率的初级侧控制方法。

图1采用传统次级端调节反激式转换器的 LED 驱动器

PSR技术是把脱机LED驱动器的成本降至最低的最佳解决方案，它毋须在次级侧使用光耦合器，就能够提供精确的电流控制。PSR的基本原理是采用一种创新性方法，利用参考线圈取代次级侧的光耦合器来检测输出信息。图2所示为一个采用初级侧控制器的反激式转换器的基本电路示意图及其主要工作波形。

图2采用初级侧控制器的反激式转换器之基本电路示意图及波形当PSR控制器导通MOSFET时，变压器电流iP将线性地从零增加到ipk，如算式(1)。在导通期间，能量储存至变压器中。当MOSFET关断时(toff)，储存在变压器中的能量会藉由输出整流器传送到功率转换器的输

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