一種基于TOP243R的高功率因數(shù)LED恒流驅(qū)動(dòng)器

熊小剛

摘要：LED作為新型高效固態(tài)光源，具有壽命長(zhǎng)、節(jié)能、安全、綠色環(huán)保、色彩豐富、微型化等顯著特點(diǎn)。同樣亮度下，耗電僅為普通白熾燈的1/10，而壽命卻可以延長(zhǎng)100倍。大功率LED用作照明時(shí)，其供電電流的大小與發(fā)光亮度有密切的關(guān)系，因此要求使用恒流供電模式。隨著LED技術(shù)的進(jìn)步、成本的大幅度下降，大功率LED必將被大量地用作照明。為大功率LED供電電源大多為開關(guān)電源，而普通開關(guān)的電源的大量使用，必將使電網(wǎng)的無(wú)功功率增加，因此必須提高供電電源的功率因數(shù)。本文簡(jiǎn)介應(yīng)用TOP246實(shí)現(xiàn)單級(jí)控制高功率因數(shù)LED的恒流供電電路。

關(guān)鍵詞：TOP243R;LED;驅(qū)動(dòng)器

一、電路技術(shù)要求

輸入電壓：230VAC（±15%）;輸入頻率：60Hz;PF>0.95;輸出電壓：15～30VDC;輸出電流：700mA（±5%）（恒流）。

二、電路組成

電路由EMI抑制電路、輸入整流濾波電路、直流變換電路、PFC電流跟蹤電路、輸出整流濾波電路、反饋取樣電路組成。

三、TOP243R引腳功能簡(jiǎn)介

圖1是TOP243R引腳排列，TOP243R采用TO-263-7C的封裝形式。

? ? ? ?1腳（Control）：誤差放大器和反饋電流輸入端。電路通過(guò)調(diào)節(jié)占空比的大小來(lái)調(diào)節(jié)輸出狀態(tài);內(nèi)部關(guān)閉調(diào)節(jié)端也連到此腳端，自動(dòng)復(fù)位模式通過(guò)外部旁路電容來(lái)實(shí)現(xiàn)該功能。

2腳（Line-Sense）：用來(lái)偵測(cè)直流母線過(guò)電壓、欠電壓狀況，要實(shí)現(xiàn)ON/OFF控制與同步功能也用該腳，如該腳與4腳連接則將喪失上述功能。

3腳（External Current Limit）：外部電流輸入調(diào)整端。可實(shí)現(xiàn)ON/OFF控制與同步功能，如該腳與4腳連接則將喪失上述功能。

4腳（Source）：內(nèi)部高壓MOSFET源極端。該腳直接與功率地連，則為一次控制電路基準(zhǔn)端。

5腳（Frequncy）：內(nèi)部工作頻率選擇端。如該腳直接與源極（s）連接，則頻率為132kHz;如通過(guò)元件與控制端接則頻率為66kHz。

7腳（Drain）：高壓MOSFET漏極輸出端。通過(guò)該腳給內(nèi)部啟動(dòng)電路提供圖2由TOP243R構(gòu)成的高功率因數(shù)I。ED恒流驅(qū)動(dòng)器。

四、高功率因數(shù)電路工作原理

電路基本工作原理如下：實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正的方法通常有兩種，即無(wú)源校正與有源校正。無(wú)源校正一般適合輸出功率較小的電路，線路簡(jiǎn)單，成本便宜，但功率因數(shù)值稍低，諧波失真較大，有源正好反之。

本設(shè)計(jì)因輸出功率僅為21W，因此選用無(wú)源校正方式。因無(wú)源校正線路簡(jiǎn)單，主要是靠IC內(nèi)部電路控制的，只適合用于單電壓輸入。

FU是電源回路輸入熔斷器，RV是壓敏電阻。Cl、Ll、C2組成Ⅱ型EMI濾波電路，以抑制來(lái)自于電網(wǎng)與電源本身對(duì)電網(wǎng)的干擾。VD1～VD4組成橋式整流電路，L2、C3組成整流高壓直流濾波電路，一般反激式變換電路期望在高壓直流上疊加較小的交流紋波電壓給TOP243R工作，增大C3的容量可滿足上述要求。但如C3取值較大，則會(huì)使PFC值嚴(yán)重下降;因電容C3兩端的電壓不能突變，大容量的電容值會(huì)使電流的相位嚴(yán)重的滯后于電壓相位，因此C3取值不能太大，必須使整流后的直流高壓存在過(guò)零點(diǎn)。Rl、C4、VD5組成鉗位電路，以削弱因變壓器的漏感產(chǎn)生的尖峰電壓，防止過(guò)高的反峰電壓損壞IC內(nèi)部功率管。R2是過(guò)電流保護(hù)調(diào)節(jié)電阻，R2的阻值可設(shè)定過(guò)電流保護(hù)工作點(diǎn)。TOP243R的2、4、5腳直接連在一起，因此工作頻率為132kHz，較高的工作頻率可減小變壓器的體積與降低輸出濾波電容的容量，但工作頻率升高后會(huì)使EMI處理變得復(fù)雜，而TOP243R具有4kHz的頻率抖動(dòng)范圍，能降低約10dB的傳導(dǎo)干擾幅度。VD6、C5組成輔助整流濾波電路，該直流電壓既為TOP243R控制極提供控制信號(hào)，又為光耦提供工作電壓;R6為放電電阻，即當(dāng)D6截止時(shí)給電容C5提供放電回路，以保證下一個(gè)脈沖周期到來(lái)時(shí)電路進(jìn)入正常的工作狀態(tài)。

選擇C5為220uF/25V電容量，是為了給Vl提供一個(gè)最小為120Hz的紋波電流信號(hào)源，用來(lái)給IC1提供控制電流信號(hào);C8選為680tLF/35V電容量是為把經(jīng)VD8整流、C8濾波后的輸出紋波電壓也控制在具有120Hz紋波值，以配合IC1內(nèi)部自帶的PFC校正電路的工作狀態(tài)。

五、本電路特點(diǎn)

電路組成簡(jiǎn)單，PFC值高，待機(jī)功耗小于200mW，成本低，恒流精度高，符合LED供電電源的技術(shù)要求。

六、注意事項(xiàng)

（1）PFC值的高低與C3、C5、C6的容量有密切關(guān)系，對(duì)這三個(gè)電容值要反復(fù)試驗(yàn)找出最佳值。

（2）如要滿足輸入全電壓的要求，可采用倍壓整流的方式。如輸入頻率改變，則對(duì)C5、C6、C8的值要作相應(yīng)地調(diào)整。

（3）因在直流高壓上包含有較大的紋波電壓，該紋波電壓會(huì)影響直流變換器的轉(zhuǎn)換效率，因此變壓器參數(shù)的設(shè)計(jì)十分重要;同時(shí)要合理地制定繞線工藝，漏感不可大于15pH。