基于控制器LM3445带三端可控硅调光器的离线式LED驱动器.docx

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1、基于控制器1.M3445带三端可控硅调光器的黑线式1.ED驱动器基于拽制墨1.M3445带三端可控硅甯光器的离线式1.ED驱动器O引言基于控制罂支的可调光1.ED驱动才通常采用的调光方式有两种,即数字IMV调光和模拟Dc电压调光.基丁相位控制的TRIE传统白炽灯和卤素灯调光器若用于1.ED的调光控制，会产生100Hz或120Hz的闪烁，而且调光范围非常窄。外近美国国家半导体(NS)公司推出一种带有TRIAC调光译码器的离线式AC/DC降压(buck)恒流1.ED控制器1.M3445,允许利用标准TRIAC调光器对1.ED进行宽范围的平稳无闪烁调光，打破了传统TRIAC调光器应用与1.ED节能照

2、明的一个瓶颈.I1.M3445的主要特点1313445与先前的同类离线式C/DC降压恒流1.ED期动器IC比较，其主要特点是在翎!上设计了TRIAC调光洋码器电路，能传感AC线路TR1.AC调光波形，并将其转换成控制1.ED电流的调光信号,几乎能在从0%到100%的调光范围内实现无闪烁1.ED亮度调控。1.M3445的其它特征主要有：(I)AC辘入电压范围为80-270V,适用手国际通用AC线路：(2)能够控制大于IA的1.ED电流：(3)适合配置无源(被动式)功生因蛰校正(班)电路，满足能源之星固态照明(SS1.)商业应用要求：(4)支持主/从控制功能的多芯片解决方案，使用一个TR1.AC调

3、光器和一个主I.M3445,便能控制多个基于I.M3445的从属降压变换器驱动的多用1.ED；(5)提供VCC欠锁定、门限是165t的热关闭保护和曳述限制；(6)固定关断时间可编程,开关频率可调节；(7)采用10引脚MSOP封装,结温范围为-40C+125C.2基于1.MM45的TRIAC调光离线1.ED驱动电路D基本电路1.M3445的内部结构及由其组成的TR1.AC调光离线式1.ED出动电路如图1所示。这种AC-DC恒流1.ED驱动电路主要含有五个部分，即TR1.AC调光胧、桥式整流器BR1.整流线路电压侬1及调光译码器电路、无源功率因数校正(PFC)电路和降压(buck)式DC/DC变换

4、器电路，整个系统的核心是1.M3445o2)电路工作原理(DTR1.AC调光器在图1中，串联在桥式整流落BR1.输入端的TRIAC调光涔采用传统基于相位控制的电路，如图2所示。R1.、R2和CI值决定C1.上电压达到双向触发二极萱(DIAC)触发电压(约32Y)之前的延迟时间。对于负载是白炽灯时，R1.值减小，TRIAC的导通延迟缩短，导通角增加，灯亮度则增强：反之，若R1.值增加，TRIAC导通角将减小，灯光则变暗。在图1中,TR1.AC调光器被串接在AC线路输入端,通过1.M3445的调光译码器电路，可以控制1.ED串的电流，实现亮度调控。（2）TR1.AC调光译码电路TRIAC调光译码电

5、路由整流线路电压感测电路、TRIAC导通角检测电路和调光译码器电路三部分组成（见图1）。线路电压感测位丁桥式整流器之后的RK15V的齐纳二极管VD1.和VT1.组成一个串联通路整流器，将整流的线路电压转换为一个适当的电平被IC（1.M3445）的引脚BU）R屐测。由于VT1.源极未连接电容器,当线路电压降至15Y以下时，允许IC引脚B1.DR上的电压随整流电压升高和降低，R5的作用有两个：一是用作泄放IC引脚B1.DR节点寄生生室的电荷：二是在小电流输出上操作时,为调光器提供所需要的保持电流“二极管（削建型）VD2和电容C5的作用是，当IC用脚B1.DR上的电压变低时，维持IC引脚VCC上的电

6、压，使IC能够正常操作.角度检测和调光译码罂TRIAC导通角检测电路利用一个门限为7.2V的比较涔监视IC引脚B1.DR来确定TRIAC是导通或者关断。比较罂输出经4us的延迟线控制个泄放电路并驱动一个缓冲器.缓冲器输出（引脚ASNS）摆幅被限制在04V,经R1.和C3组成的低通滤波器泄波,通过IC引脚F1.TR1.输入到斜坡比较器（反相端），与斜坡产生器产生的5.88kHz、13丫的锯齿波相比较,斜坡比较器输出驱动引脚DIM和个N沟道MOSFET.MOSFET湖概上的信号经内部370kQ和IC引脚F1.TR2上的电容C4组成的（第二个）低通滤波器灌波，输至内部P皿比较器，调光译码器输出一个幅

7、度从0750tnV变化的DC电压，相应的调光器占空比是从25%到751.变化，TR1.AC导通用范图从45cC到135C,从而直接控制1.ED的峰值电流，获得几乎从0%到100%的调光范围。（3）无源PEC电路电容C7和C9以及二极管VD4、VD8、Y的组成部分战波填谷式无源（即被动式）PFC电路。用其替代一个传统大容量滤波电容器，可以改善线路功率因数。电容CIO（IOnF）在C7和C9充电时，可以衰减电压g波。无源PFC电路输出电压UbUCk作为降用变换器的DC总线电压。在没有TR1.AC调光器接入的情况下，当AC线路电压高于其峰值的1/2时,VD3和VD8导通，VD4和YD9截止，电容C7

8、和C9以串联方式被充电，并且电流会流入负数。当AC线路电压低于其峰值的1/2时，VD3和VD8反向偏置，而ViM和VD9正向偏置，C7和C9以并联方式放电，电流流入负载.图3所示为不带TRIAC谢光涔时AC线路电压UACs整流电压IBR1.和PFC电路输出电压UbUCk波形。由图3可知,虽然UbUCk波形很不平滑,但在AC线路半周期内的电流导通角达120(即从30到150),线路功率因数达0.9以上.而只用单个大容的电容港波虽然能获得比较平滑的DC电压，但电流流动角仅约60(即从60到120),线路功率因数不超过0.6。加入TRIAC调光器时的相关电压波形如图4所示，其中0为TRIAC的导通他

9、。(4)DC-DC降压变换器控制罂1.M3445、功率MOSFET(VT2)、电感错1.2、二极管YD1.0、电阻R3和电容C12等,组成开关型DC-DC降压变换港，用来驱动1.ED串。当1.MM45引脚GATE上的P册I信号驱动VT2导通时，通过1.2和1.ED串的电流线性增加，并被R3感测。当R3上的电压等于在IC引脚F1.TR2上的参考电压时,VT2则关断，1.2释放储能,VD1.O导通，电流通过1.ED串和1.2,并从其峰值线性减小。C12用作消除大部分电感1.2的纹波电流,R4、CII和YT3为设置固定关断时间提供一个线性电潦斜坡信号。3主要参数与元件值的计算1.M3445可以在80

10、270VAC的通用AC线路上工作，现设输入电压范闱是90135VAC,开关频率fsw=250kHz,变换器效率n汗80%,1.ED正向压降UF=3.6V,通过1.E1.)串的平均电潦I1.ED=40OmA,串联1.ED的数量n=7,1.ED串的总电压降则为U1.ED=nUF=7X3.6V=25.2V,因篇幅所限，在此我们仅重点介绍无源PFC电路和降压变换涔中主要元件的选择。D填谷式无源PFC电路元件的选择在没有TRIAC调光时，填谷式电路电压UbUCk波形如图5所示。对于60HZ的线路频率，半周期时间是8.33ns,AC电压在30和150上的值为峰值的1/2,保持时间tx为半周期的1/3,即8

11、.33ms(1/3)=2.78ns.在90VAC的低线路电压上，UbUCk最小值为C7和C9的总电容量C可根据公式i=C(dU/dt)来计算。在电容中的电流为设在低线路电压和满载时的UbUCk降落dU=15V,由于dt=2.78ms,因此C7和C9并联电容值为Oidt/dU=157.5mA2.7811s/15V=29F可以选择C7=C9=22F.由于UbUCk的最大值为IC7和C9的额定电压选择200V是允许的.二极管VD4、VD8和VD9可选用200Y、I的EEO71V2S或等同器件。VD3选用与VD4、VD8、VD9相同的二极管，C1.O选用IOnF/250V的薄膜电塞器。2）降压式变换器

12、元件选择有些元件值的计算都与变换器关断时间tOFF有关。降压变换器在理想情况下的占空因数可表示为：考虑到变换器效率Q，占空比D为:由（1）式得到:将式代入式（3）得:式中：=80%,U1.ED=25.2%fSW=250kHz在I1.OYAC输入电压上，填谷式电路的电压根据式可得：通过R4的电流ICO1.1.在50UA与K)OJIA之间,选择ICO1.1.=70uA,R4=U1.ED/IC01.1.=25.2V/70uA=360kQ。R4选用365kQ的标准电阻.根据公式i=C(dU/dt),通过R1.和CU的电流为U1.Ed/R4,电流进入到CI1.产生个线性充电特性，IC引脚COFF内部比较

13、潺(见图D门限为1.276V,1JC1.I=(U1.EI)K4)(tOFF1.276V)=(25.2V/365kQ)(3s/1.276V)=162p1.C1.1.选用120PF的标准电容值.电感器1.2蚊波电流4i1.2按电感平均电流的30%来选取，2i1.2则为I1.EDX30%=400mA4在关断期间，1.2上的电压4U1.2=U1.ED,t=tOFF,根据公式4U1.2=1.2(i1.2/1)得：1.2=(U1.EDXtOFF)/i1.2=(25.2V3s)/120mA=630H在非调光情况下和连续导电模式，i1.2的峰值电流为i1.2(PK)=IVE+i1.2/2=I1.ED+120m

14、A/2=460w当电感电流达到峰值时，IC内控制MoSFET关断，此时R3上的峰值感测电压是750mV.因此，R3值为：R3=750m/i1.2(PK)=750mV/16OmA=1.63。选择R3=1.8。C12选择1F150V的电容，VD1.O选择50V,IA的二极管.在图1中，其他元件选择如下：BR1.选用400V、0.8A的HDO-I-T.VD1.选用15V的DZX84C151.T1G.VD2选用40V、120m的BASdOH,VT1.和VT2选用4004的FQD7N30,VT3选用100V,17OmA的PNP晶体管,R2=100k,R5=1.k,C5=22F/50V,C3-470nF/16V,C4=100nF/16V,4结束语1.M3445是含有TRIAC调光译码器的固定关断时间AC/DC降压恒流1.ED驱动器。基于1.M3445的离线式1.ED照明电源,利用传统白炽灯TRIAC调光器,能够对1.ED串进行宽范围平桎无闪烁调光，实现100：1的调光比，从而解决了标准TRIAC调光器应用于1.ED调光的瓶颈。