基于反激拓撲結構的隔離高恒流精度LED驅動(dòng)技術(shù)

本文敘述了隔離LED恒流控制技術(shù)的發(fā)展，討論控制策略實(shí)現恒流的原理的發(fā)展，本文提到的所有隔離恒流驅動(dòng)全部基于Flyback(反激)拓撲結構。

第一代隔離恒流驅動(dòng)技術(shù)：

最初的隔離恒流驅動(dòng)技術(shù)稱(chēng)為SSR(Secondary Side Regulation)，是利用高頻變壓器進(jìn)行原邊、副邊隔離，并用光耦將副邊的輸出電流信號反饋到原邊，提供給控制芯片，芯片控制輸出PWM占空比，從而起到CV(Constant Voltage)和CC(Constant Current)的作用。因為副邊可以使用高精度電壓基準，并有實(shí)時(shí)的負反饋，所以此類(lèi)驅動(dòng)技術(shù)是一種閉環(huán)的恒流控制方法，可實(shí)現較高的恒流精度。SSR技術(shù)統治市場(chǎng)許多年，但光耦及其周邊線(xiàn)路使電路變得復雜，隨著(zhù)市場(chǎng)發(fā)展，對于隔離驅動(dòng)技術(shù)提出了新的要求。成本、體積是主要考量因素。

第二代隔離恒流驅動(dòng)技術(shù)：

最近10年，一種AC/DC技術(shù)被廣泛應用，這就是我們常說(shuō)的PSR(Primary Side Regulation)，PSR技術(shù)用原邊采樣和控制來(lái)代替副邊采樣和原邊控制，與第一代SSR相比，最大優(yōu)勢是省略了光耦、副邊電流檢測外圍器件和電壓基準芯片431。這是一種革命性的進(jìn)步，因為這種技術(shù)節省了系統板上的空間，降低了成本的同時(shí)，提高了系統可靠性，對于手機充電器以及LED驅動(dòng)電源這樣對體積要求很高的市場(chǎng)有很深廣的影響。輸出電流推算公式如下：

Ipk=Vcs/Rcs;

Ipks=N*Ipk;

Io=[Tons/(2*Tsw)]*Ipks

=(N*Tons*Vcs)/(2*Tsw*Rcs);

Ipk：原邊峰值電流

Ipks：副邊峰值電流

Io：輸出電流平均值

Tons：副邊續流二極管導通時(shí)間

Tsw：開(kāi)關(guān)周期

Vcs：芯片檢流腳內設峰值比較電平

Rcs：原邊電流檢測電阻

從上面的公式，我們知道，只要芯片內部固定一個(gè)峰值比較電平VCS，電源系統固定匝比N，芯片檢測副邊續流二極管續流過(guò)零點(diǎn)，并固定Tons/TSW，即可保證Io固定。PSR技術(shù)相比SSR的主要優(yōu)點(diǎn)是大大的簡(jiǎn)化線(xiàn)路，但這是一種開(kāi)環(huán)的恒流控制方法，所以恒流精度無(wú)法和SSR方法匹敵。

第二代PSR隔離恒流驅動(dòng)技術(shù)，如果要實(shí)現高精度恒流，有一些技術(shù)難點(diǎn)，如下：

1.輸出電流Io和副邊D’有關(guān)，需要芯片內部精確設定比例，對于大批量生產(chǎn)的芯片，做到高精確性有一些難度。

2.Is過(guò)零點(diǎn)真實(shí)檢測。目前做過(guò)零點(diǎn)檢測用的辦法是“不過(guò)零先檢測+延時(shí)”來(lái)實(shí)現，也就是在芯片即將過(guò)零前設置比較電平。這也是不精確的。

3.Is與Ip有關(guān)，如果沒(méi)有閉環(huán)的Ip檢測，如何實(shí)現精確電流控制?

PSR從理論上講是一種開(kāi)環(huán)的控制技術(shù)，開(kāi)環(huán)的電流控制，無(wú)法做到閉環(huán)那樣的電流精度以及動(dòng)態(tài)響應。從發(fā)展上看，依然并不是一種終極方案，是降低成本、犧牲性能的過(guò)渡方案。