引言

　　基于控制器IC的可調光LED驅動器通常采用的調光方式有兩種，即數字PWM調光和模擬DC電壓調光。

　　基于相位控制的TRIAC傳統白熾燈和鹵素燈調光器若用于LED的調光控制，會產生100Hz或120Hz的閃爍，而且調光范圍非常窄。

　　美國國家半導體（NS）公司推出的一種帶有TRIAC調光譯碼器的離線式AC/DC降壓（buck）恒流LED控制器LM3445，

　　允許利用標準TRIAC調光器對LED進行寬范圍的平穩無閃爍調光，打破了傳統TRIAC調光器應用與LED節能照明的一個瓶頸。

　　LM3445的主要特點：

　　LM3445與先前的同類離線式AC/DC降壓恒流LED驅動器IC比較，

　　其主要特點是在芯片上設計了TRIAC調光譯碼器電路，

　　能傳感AC線路TRIAC調光波形，并將其轉換成控制LED電流的調光信號，

　　幾乎能在從0%到100%的調光范圍內實現無閃爍LED亮度調控。

　　LM3445的其它特征主要有：

　　（1）AC輸入電壓范圍為80～270V，適用于國際通用AC線路；

　　（2）能夠控制大于1A的LED電流；

　　（3）適合配置無源（被動式）功率因數校正（PFC）電路，滿足能源之星固態照明（SSL）商業應用要求；

　　（4）支持主/從控制功能的多芯片解決方案，

　　使用一個TRIAC調光器和一個主LM3445，

　　便能控制多個基于LM3445的從屬降壓變換器驅動的多串LED；

　　（5）提供VCC欠鎖定、門限是165℃的熱關閉保護和電流限制；

　　（6）固定關斷時間可編程，開關頻率可調節；

　　（7）采用10引腳MSOP封裝，結溫范圍為一40℃～+125℃。

　　基于LM3445的TRIAC調光離線LED驅動電路

　　1）基本電路

　　LM3445的內部結構及由其組成的TRIAC調光離線式LED驅動電路如圖一所示。

　　這種AC—DC恒流LED驅動電路主要含有五個部分，

　　即TRIAC調光器、橋式整流器BR1、整流線路電壓檢測及調光譯碼器電路、無源功率因數校正（PFC）電路和降壓（buck）式DC/DC變換器電路，整個系統的核心是LM3445。

　　2）電路工作原理

　　（1）TRIAC調光器

　　在圖1中，串聯在橋式整流器BR1輸入端的TRIAC調光器采用傳統基于相位控制的電路，如圖所示。

　　R1、R2和C1值決定C1上電壓達到雙向觸發二極管（DIAC）觸發電壓（約32V）之前的延遲時間。

　　對于負載是白熾燈時，R1值減小，TRIAC的導通延遲縮短，導通角增加，燈亮度則增強；

　　反之，若R1值增加，TRIAC導通角將減小，燈光則變暗。

　　在圖一中，TRIAC調光器被串接在AC線路輸入端，通過LM3445的調光譯碼器電路，可以控制LED串的電流，實現亮度調控。

　　（2）TRIAC調光譯碼電路

　　TRIAC調光譯碼電路由整流線路電壓感測電路、TRIAC導通角檢測電路和調光譯碼器電路三部分組成（見圖一）。

　　①線路電壓感測

　　位于橋式整流器之后的R1、15V的齊納二極管VD1和VT1組成一個串聯通路整流器，將整流的線路電壓轉換為一個適當的電平被IC（LM3445）的引腳BLDR感測。

　　由于VT1源極未連接電容器，當線路電壓降至15V以下時，允許IC引腳BLDR上的電壓隨整流電壓升高和降低。

　　R5的作用有兩個：

　　一是用作泄放IC引腳BLDR節點寄生電容的電荷；二是在小電流輸出上操作時，為調光器提供所需要的保持電流。

　　二極管（肖特基型）VD2和電容C5的作用是，當IC引腳BLDR上的電壓變低時，維持IC引腳VCC上的電壓，使IC能夠正常操作。

　　②角度檢測和調光譯碼器

　　TRIAC導通角檢測電路利用一個門限為7.2V的比較器監視IC引腳BLDR來確定TRIAC是導通或者關斷。

　　比較器輸出經4μs的延遲線控制一個泄放電路并驅動一個緩沖器。

　　緩沖器輸出（引腳ASNS）擺幅被限制在0～4V，經R1和C3組成的低通濾波器濾波，通過IC引腳FLTRl輸入到斜坡比較器（反相端），

　　與斜坡產生器產生的5.88kHz、l～3V的鋸齒波相比較，斜坡比較器輸出驅動引腳DIM和一個N溝道MOSFET。

　　MOSFET漏極上的信號經內部370kΩ和IC引腳FLTR2上的電容C4組成的（第二個）低通濾波器濾波，輸至內部PWM比較器。

　　調光譯碼器輸出一個幅度從0～750mV變化的DC電壓，相應的調光器占空比是從25%到75%變化，TRIAC導通角范圍從45℃到135℃，

　　從而直接控制LED的峰值電流，獲得幾乎從0%到100%的調光范圍。

　　（3）無源PFC電路

　　電容C7和C9以及二極管VD4、VD8、VD9組成部分濾波填谷式無源（即被動式）PFC電路。

　　用其替代一個傳統大容量濾波電容器，可以改善線路功率因數。

　　電容C10（10nF）在C7和C9充電時，可以衰減電壓紋波。無源PFC電路輸出電壓Ubuck，作為降壓變換器的DC總線電壓。

　　在沒有TRIAC調光器接入的情況下，當AC線路電壓高于其峰值的1/2時，VD3和VD8導通，VD4和VD9截止，電容C7和C9以串聯方式被充電，并且電流會流入負載。

　　當AC線路電壓低于其峰值的l/2時，VD3和VD8反向偏置，而VD4和VD9正向偏置，C7和C9以并聯方式放電，電流流入負載。

　　圖三所示為不帶TRIAC調光器時AC線路電壓UAC、整流電壓UBR1和PFC電路輸出電壓Ubuck波形。

　　由圖三可知，雖然Ubuck波形很不平滑，

　　但在AC線路半周期內的電流導通角達120°（即從30°到150°），線路功率因數達0.9以上。

　　而只用單個大容量電容濾波雖然能獲得比較平滑的DC電壓，

　　但電流流動角僅約60°（即從60°到120°），線路功率因數不超過0.6。

　　加入TRIAC調光器時的相關電壓波形如圖4所示，其中θ為TRIAC的導通角。

　　（4）DC—DC降壓變換器

　　控制器LM3445、功率MOSFET（VT2）、電感器L2、二極管VD10、電阻R3和電容C12等，組成開關型DC—DC降壓變換器，用來驅動LED串。

　　當LM3445引腳GATE上的PWM信號驅動VT2導通時，通過L2和LED串的電流線性增加，并被R3感測。

　　當R3上的電壓等于在IC引腳FLTR2上的參考電壓時，VT2則關斷，L2釋放儲能，VD10導通，電流通過LED串和L2，并從其峰值線性減小。

　　C12用作消除大部分電感L2的紋波電流，R4、C11和VT3為設置固定關斷時間提供一個線性電流斜坡信號。