LED燈設計師的挑戰之一便是創建能產生恒定光輸出同時沒有明顯閃爍的照明系統。在使用單級LED驅動器的系統中，沒有閃爍的照明很難實現，因為線路電壓的隨機失真使LED電流不穩，產生閃爍。電路反饋響應通常是問題的根本原因，因為它可能對失真不能做出足夠快的反應。
為了解決這個問題，我們設計了一個7.8W LED系統并使用功率因素校正(PFC)控制電路進行試驗。我們發現兩者結合-使用內部產生的正弦參考和非連續導通模式(DCM)操作-能夠改善性能，減少組件數量并消除閃爍。
內部產生的數字正弦參考
在多數使用電流模式操作以控制PFC的設計中，通過使用電阻分壓器感應輸入電壓獲取正弦參考。一個內部產生的正弦參考，它使用數字映射產生，能夠使降壓-升壓拓撲的LED電流更加穩定。內部產生的正弦參考還可以消除電阻分壓器，實現更少的組件數量以及更緊湊的設計。圖1提供電路的框圖。
圖1. LED驅動器配置
電源電壓(Vcc)由控制器內置的高壓(HV)設備供應。因為輸入電壓過零觸發通過Vcc和HV塊檢測，所以內部正弦參考和過零觸發信號同步。來自片上數字模擬轉換器(DAC)的輸出信號使用內部映射的正弦信息和同步的過零觸發信號產生數字正弦參考。當Vcc電壓少于15.5V時，過零觸發檢測器(ZCD)的電壓低并且DAC和內部時鐘自動提供一個數字參考信號，數字步進為32位。
CRM與DCM操作
在使用升壓拓撲的轉換器中，輸入電流由電感電流配置。由于存在一個恒定導通時間和可變關斷時間，這在臨界導通模式(CRM)操作中優化PFC。另一方面，由于使用降壓-升壓拓撲，輸入電流和開關電流成正比。結果，PFC在CRM操作中降低，并且線路峰值電壓變得更平。輸入電流由MOSFET接通相關的電感電流確定。等式1展示如何在降壓-升壓轉換器中計算輸入電流。
基于等式1，輸入電流通過控制恒定導通時間和降壓-升壓轉換器中的恒定轉換周期與輸入電壓成正比。這表示最佳方式為具有固定導通時間的非連續導通模式(DCM)操作。
恒定電流線路調節
如上所述，要改善LED電流波動和線路電壓失真，我們的設計在降壓-升壓轉換器中使用DCM操作和固定內部正弦參考。這種方法在調節LED電流方面做的更好，它沒有明顯的閃爍，即使在90Vac和265Vac之間存在線路電壓瞬態。圖2顯示電感電流的電流斜率。
圖2. 電感電流的電流斜率
基于圖2的結果，輸出電流可以使用等式2進行計算。
在等式2中，由于固定正弦I峰值受到內部參考的控制，輸出電流并非輸入電壓的一項功能。圖3顯示恒定電流的線路調節。
圖3. 恒定電流線路調節
當輸入電壓發生變化，LED電流受到固定I峰值和固定電感電流下降斜率的恒定調節。
恒定功率負載調節
使用提議的LED驅動方法，當輸出電壓改變時，輸出電流不受恒定調節。等式3源自等式2，它顯示輸出功率計算。
因為I峰值和Ts受到控制器的固定，輸出電流減少，并且輸出功率隨著輸出電壓的增加而受到持續調節。
調節： 線路與負載
通常線路調節用于調節輸出電流，以作為對輸入電壓變化的反應。負載調節用于維持輸出功率，與LED正向電壓變化無關。隨著正向電壓下降以作為對系統溫度或LED降額的反應，恒定電流負載調節用于減少LED功率和降低發光。圖4顯示輸入電壓從(a) 90Vac至265Vac，(b) 265Vac至90Vac以及(c) 200Vac至400Vac的變化引起的線路電壓失真。
(a). 輸入電壓變化從90Vac至265Vac
(b). 輸入電壓變化從265Vac至90Vac
(c). 輸入電壓變化從200Vac至400Vac
圖4. 線路電壓失真
結論
在DAC和DCM模式中使用固定正弦參考的降壓-升壓LED驅動器組合具有固定頻率，能夠幫助減少閃爍。當線路電壓具有隨機變化時，內部產生的正弦參考大大減少LED電流。另外，設計提供更加持續的亮度和恒定的功率負載調節，因為電流模式控制使用溫度或LED降額以補償LED正向電壓降。 |
