临界模式轻松打造非隔离恒流LED电源详解

在近几年的驱动电源市场中，关于LED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。

本文中介绍的方案采用了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

图2：10W LED电源实物图

1.1 TPS92210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：

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：

电感需要大约67匝。根据之前计算的电流RMS值，和设定的电流密度j，选择AWG30来绕制电感。选用1股AWG30作为绕组。

2、测试结果

根据以上分析和设计，制作了样机并验证其性能，实验结果如下。

短路保护

开路保护

经过上面一系列的公式与波形分析，我们了解了关于TPS92210临界模式的可行性以及设置方式。这里详细介绍了电感的计算和设计方法。最后制作了样机验证了分析和计算的正确。保证了TPS92210用于非隔离恒流LED驱动电源的可行性。