《电子技术应用》

10W非隔离LED驱动电源的设计

作者:Jacky Zhang
2013/9/6 9:51:36

    本文介绍了一款使用TI 控制芯片TPS92210 设计的10W LED 驱动电源. TPS92210 特有的临界模式固定峰值电流控制功能,设计无须反馈,从而整个设计简单,器件少,成本低。

引言

    近来,LED 驱动电源市场中,非隔离解决方案由于其磁性元件尺寸更小、能效更高、元件数量更少、总物料单成本更低,以及能以机械设计满足安规等优势,成为应用热点。本文介绍了一款使用TI 控制芯片TPS92210 设计的10W LED 驱动电源. 使用TPS92210 特有的临界模式固定峰值电流控制功能,设计无须反馈,从而整个设计简单,器件少,成本低,效率高。

1.电源方案介绍

    本方案采用TPS92210控制的临界Buck电路,设置TPS92210工作于固定峰值电流的方法,使电感电流峰值固定,因为电路工作在临界模式,所以电感电流的平均值等于峰值电流的一半,从而达到输出恒流的目的。

同时,本方案不需要额外的电路,TPS92210本身可以实现输出过流、短路、开路等保护。所以整个方案的元件少,成本低。

输入采用了填谷电路,使得整机的PF值一直在0.7以上。

C8,L2,C5组成pi型滤波。整机通过了传导测试。


图1:10W LED 电源解决方案

图2: 10W LED 电源实物图

1.1  TPS92210  临界模式设置

TPS92210 需要满足三个条件来开始一个新的周期:

1)   距离上一次开通的时间需要大于由Ifb电流控制的时间。

2)   距离上一次开通的时间需要大于芯片的最高频率所限制的时间7.5us。

      3)Tze脚必须有由高到低的零点穿越。

由于需要满足以上三个条件,设计中将FB脚通过电阻接到Vdd设置一个固定的

直流偏置,使TPS92210的开通完全由Tze脚的电压零点穿越来决定,这就保证了变换器一直工作在临界电流模式。

1.2电感的设计

根据输入输出要求,计算电感量。本方案中,输入176V~264Vac,输出40V,0.25A。由于输入采用了填谷电路,所以输入的电压范围可以计算如下:

 

根据计算得出的最大占空比以及最低开关频率,可以得出最大导通时间为:

2.测试结果

根据以上分析和设计,制作了样机并验证其性能,实验结果如下。

2.1效率测试

2.2 PF

2.3 电流精度

2.4 启动

2.5 输出纹波

2.6 短路保护

2.7 开路保护

2.8 EMC 测试

3.结论

本文分析设计了使用TPS92210 控制的临界模式buck 变换器。分析了TPS92210临界模式的可行性以及设置方式。详细介绍了电感的计算和设计方法。最后制作了样机验证了分析和计算的正确。保证了TPS92210 用于非隔离恒流LED 驱动电源的可行性。

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