基于控制器LM3445带三端可控硅调光器的离线式LED驱动器
0 引言
基于控制器IC的可调光LED驱动器通常采用的调光方式有两种，即数字PWM调光和模拟DC电压调光。基于相位控制的TRIAC传统白炽灯和卤素灯调光器若用于LED的调光控制，会产生100Hz或120Hz的闪烁，而且调光范围非常窄。最近美国国家半导体(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LED控制器LM3445，允许利用标准TRIAC调光器对LED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LED节能照明的一个瓶颈。
l LM3445的主要特点
LM3445与先前的同类离线式AC／DC降压恒流LED驱动器IC比较，其主要特点是在芯片上设计了TRIAC调光译码器电路，能传感AC线路TRIAC调光波形，并将其转换成控制LED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LED亮度调控。LM贴片电感3445的其它特征主要有：
(1)AC输入电压范围为80～270V，适用于国际通用AC线路；
(2)能够控制大于1A的LED电流；
(3)适合配置无源(被动式)功率因数校正(PFC)电路，满足能源之星固态照明(SSL)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TRIAC工字电感器调光器和一个主LM3445，便能控制多个基于LM3445的从属降压变换器驱动的多串LED；
(5)提供VCC欠锁定、门限是165℃的热关闭保护和电流限制；
(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，结温范围为一40℃～+125℃。
2 基于LM3445的TRIAC调光离线LED驱动电路
1)基本电路
LM3445的内部结构及由其组成的TRIAC调光离线式LED驱动电路如图l所示。这种AC—DC恒流LED驱动电路主要含有五个部分，即TRIAC调光器、桥式整流器BR1、整流线路电压检测及调光译码器电路、无源功率因数校正(PFC)电路和降压(buck)式DC／DC变换器电路，整个系统的核心是LM3445。
2)电路工作原理
(1)TRIAC调光器
在图1中，串联在桥式整流器BR1输入端的TRIAC调光器采用传统基于相位控制的电路，如图2所示。R1、R2和C1值决定C1上电压达到双向触发二极管(DIAC)触发电压(约32V)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，TRIAC调光器被串接在AC线路输入端，通过LM3445的调光译码器电路，可以控制LED串的电流，实现亮度调控。
(2)TRIAC调光译码电路
TRIAC调光译码电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)。
①线路电压感测
位于桥式整流器之后的R1、15V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(LM3445)的引脚BLDR感测。由于VT1源极未连接电容器，当线路电压降至15V以下时，允许IC引脚BLDR上的电压随整流电插件电感器压升高和降低。R5的作用有两个：一是用作泄放IC引脚BLDR节点寄生电容的电荷；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(肖特基型)VD2和电容C5的作用是，当IC引脚BLDR上的电压变低时，维持IC引脚VCC上的电压，使IC能够正常操作。
②角度检测和调光译码器
TRIAC导通角检测电路利用一个门限为7．2V的比较器监视IC引脚BLDR来确定TRIAC是导通或者关断。比较器输出经4μs的延迟线控制一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0～4V，经R1和C3组成的低通滤波器滤波，通过IC引脚FLTRl输入到斜坡比较器(反相端)，与斜坡产生器产生的5．88kHz、l～3V的锯齿波相比较，斜坡比较器输出驱动引脚DIM和一个N沟道MOSFET。MOSFET漏极上的信号经内部370kΩ和IC引脚FLTR2上的电容C4组成的(第二个)低通滤波器滤波，输至内部PWM比较器。调光译码器输出一个幅度从0～750mV变化的DC电压，相应的调光器占空比是从25％到75%变化，TRIAC导通角范围从45℃到135℃，从而直接控制LED的峰值电流，获得几乎从0％到100%的调光范围。
(3)无源PFC电路
电容C7和C9以及二极管VD4、VD8、VD9组成部分滤波填谷式无源(即被动式)PF太诱电感C工字电感器电路。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C10(10nF)在C7和C9充电时，可以衰减电压纹波。无源PFC电路输出电压Ubuck，作为降压变换器的DC总线电压。
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