LED是一个非线性器材，正向电压的细小改动会引起电流的巨大改动；LED是一个半导体二极管，其伏安特性随温度改动而改动(-2mV/℃),假设温度升高，在恒压驱动下LED的电流会添加。长时刻超越额外电流作业，会大大缩短LED的运用寿命。而LED恒流首要意图是当输入或输出电压改动时，确保其作业电流不变。为了确保LED产品的优势，针对不同功率段的LED电源，有必要挑选适宜的拓扑结构使LED驱动电源到达高功率，高可靠性，满意安规，EMI相关规范及低本钱要求。关于15W-90W中小功率LED驱动电源一般选用结构简略的反激式拓扑。依据EN61000-3-2的C类规范，一切照明产品有必要到达其要求，使得单级PFC反激架构在LED照明商场得到了迅速发展，因为其功率转化功率高体系本钱低，体积小在LED照明范畴取得了广泛的运用。
1作业原理剖析与规划
1．1TDA4863-2芯片简介
TDA4863-2是英飞凌半导体公司(Infineon)推出的一款功率因数校对(PFC)操控器[1]。它作业于准谐振形式，功率要素能够到达挨近1,发动电流小，内部集成图腾柱能够驱动大电流MOSFET。TDA4863-2嵌入了电流总谐波失真(THD)优化电路，在全电压输入条件下也能够有用操控AC输入电流的交越失真和差错放大器的输出纹波失真，然后进步功率因数，下降输入电流总谐波失真。该芯片首要运用于前级PFC校对电路，本文中将其运用于单级PFC反激架构。
1．2依据TDA4863-2单级反激LED驱动电源规划与原理剖析
TDA4863-2的单级PFC反激电源原理图如图1所示，沟通电压经过EMI和整流单元后流入电容C1，电容C1的容量能够挑选很小的金属化薄膜电容，使得C1两头的电压100Hz/120Hz波形(取决于输入电压频率)，该电压可近似表明为：
其间θ=ωt，VPK为输入电压与2的平方根乘积。
图1：临界形式单级PFC反激式电路结构图
该电压经过R5,R6电阻分压后流入IC的MULT脚，该电压与COMP脚的信号的乘积为内部乘法器的输出信号Vref。乘法器输出的信号也是经增益系数改换后的全波整流正弦半波(差错信号)，而且被用作输入电流的参阅。
在开关管导通时刻，初级绕组NP中的电感电流IPKP线性上升，CS引脚检测R19电阻电压，当R19两头电压Vs上升到Vs=Vref时，此时R19两头电压Vs=IPKP*R19，GD输出低电平信号，使开关管Q4关断，则
在图2中的波形，Vref是乘法器输出信号，该信号被送到内部比较器同相输入端，负相输入端则连接到CS端，当GD输出高电压时，MOSFET导通，电感电流斜升，直到信号到达Vref的电平。在此点上，内部逻辑电路会改动状况并使GD输出低电平，断开MOSFET，电流斜降直到降为零。ZCD零电流检测电路则丈量辅佐绕组(Nb)两头的电压,当它的电压降到ZCD阈值1.5V时，在此时，GD输出高电平信号，电流再次斜升。
由图2能够看出，初级电感电流是三角波改动，峰值电流包络为正弦波，整流桥后的电流是整个开关周期的每个三角波的平均值，则其巨细表明为[2]：
设K=Vpk/VR，D为占空比，VR为反射电压=匝比(N)*(Vout+VF)
由式(3)得知，当K为0时，Iin(wt)为正弦波，但随着K的增大，Iin(wt)违背正弦波越严峻。反激拓扑即便在抱负状况也不行能使功率要素为1，因为K为0，那么反射电压VR则需求为无穷大。也能够从式(3)得知，若要得到更高的功率要素，则需求更高的反射电压VR，即添加变压器匝数比N=NP/NS，但因为MOSFET的应力问题VR的规划需求适中,使MOSFET的额外电压有必要高于VDS电压。本规划中匝比n=3.8,反射电压约为190V，故挑选800V的MOSFET。
图2：临界形式变压器中的初级电流改动
2.恒流反应剖析
本规划中的恒流反应差异于常见的恒流反应，如图4所示。此反应规划比较传统运用CV/CCIC规划的恒流反应电路有以下长处，其一削减元件器个数下降BOM的本钱，其二反应呼应时刻快无过冲，其三此规划具有短路维护功用，在输入300VAC时，若输出短路，测得输入功率小于1.8W，波形如图3所示。次级绕组电流升高，电流互感器检测此电流高于预设定值时，CT1的Vo端输出高电平送到%&&&&&%的INV脚，MOSFET关断(见图3)。其作业原理是运用一个电流互感器检测二次测绕组的三角波电流，经过整流滤波后送到TDA4863-2的INV引脚进行准确的电流操控。
图3：300Vac输入时输出短路维护波形
图4：输出整流滤波和恒流反应电路
3.电流互感器规划
依据电流互感器特色，一般挑选高?资料的磁芯，使激磁电流尽量小。原边一般挑选1匝便利作业，Ns添加，电流互感器差错减小，取样电阻的损耗也减小，但随着Ns地添加，本钱也会添加。
已知条件：Vo=2.5V IP=1A
设：NP=1TRo=250欧
依据公式NS=IP*NP/ISIs=Vo/Ro
计算得：Ns=100T
4.试验测验及仿真数据
本规划中的输入从85Vac到300Vac,输出功率约48W，作业电压约为48V，输出电流约1A。在规范负载条件下，如图5所示能够看出两者之间是十分近似，且输入的电流波形是根本呈正弦波。从图6看到该电源从85V到300V输入均取得较高的功率要素且较低的THD以及很高的功率，电流精度差错小于+/-5%。输入电压越低，PF越高，THD越小，与式5理论剖析符合，能够看出越低的输入电压，Iinθ越挨近正弦,THD越小，PF就越高。
图5：300Vac输入的电源仿真及试验测得波形图
图6：85VAC-300VAC电压输入的电源输出特性
5.结语
本文介绍了依据TDA4863-2为中心的单级PFC反激架构LED驱动电源，并对其作业原理及怎么完成功率要素进行了理论剖析，而且以图1的原理图创建了一个依据SIMetrix/SIMPLIS仿真渠道的模型进行了体系仿真。该电源电路结构简略，经过样机试验及仿真剖析，验证了该计划在85Vac-300Vac输入电压范围内，具有高功率要素、高功率、低THD以及杰出的线性调整率和负载调整率，能够很好地满意EN61000-3-2的电流谐波重量等技能要求。
