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10W非隔离LED驱动电源的设计-德州仪器
10W 非隔离LED 驱动电源的设计
Jacky Zhang
摘要: 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。
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
ZHCA548
图2: 10W LED 电源实物图
1.1TPS92210 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:
1
Vinmin : 176⋅ 2⋅ V 124.451V
2
Vinmax 264 2
: ⋅ V 373.352 V
根据上面计算的最小最大输入电压,可以计算最小、最大占空比:
Vo
Dmin : 0.107
Vinmax
Vo
Dmax : 0.321
Vinmin
输出平均电流为0.25A,电流工作在临界电流模式,电感上的平均电流就是输出电流。
可以计算得电感峰值电流、有效值电流分别为:
: ⋅ 0.5 A
Ipk 2 Io
Ipk
Irms : 0.289 A
3
因为临界模式的变换器,输入电压越高,工作频率。综合考虑,体积以及效率,设定最
ZHCA548
大工作频率为100KHz。
3
fsmax 100 10
: ⋅ Hz
那么电感量可以计算如下:
Vo ⋅(Vinmax −Vo) −4 所以电感量大约为700uH 。
Lf : 7.143 × 10 H
Vinmax⋅Ipk ⋅fsmax
根据计算得出的电感量,可以验证最低开关频率为:
Vo ⋅(Vinmin −Vo) 4 1
fsmin : 7.6 × 10
Vinmin ⋅Ipk ⋅Lf s
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:
Dmax −6 Tonmax 小于TPS9221
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