一种基于TOP243R的高功率因数LED恒流驱动器

熊小刚

摘要：LED作为新型高效固态光源，具有寿命长、节能、安全、绿色环保、色彩丰富、微型化等显著特点。同样亮度下，耗电仅为普通白炽灯的1/10，而寿命却可以延长100倍。大功率LED用作照明时，其供电电流的大小与发光亮度有密切的关系，因此要求使用恒流供电模式。随着LED技术的进步、成本的大幅度下降，大功率LED必将被大量地用作照明。为大功率LED供电电源大多为开关电源，而普通开关的电源的大量使用，必将使电网的无功功率增加，因此必须提高供电电源的功率因数。本文简介应用TOP246实现单级控制高功率因数LED的恒流供电电路。

关键词：TOP243R;LED;驱动器

一、电路技术要求

输入电压：230VAC（±15%）;输入频率：60Hz;PF>0.95;输出电压：15～30VDC;输出电流：700mA（±5%）（恒流）。

二、电路组成

电路由EMI抑制电路、输入整流滤波电路、直流变换电路、PFC电流跟踪电路、输出整流滤波电路、反馈取样电路组成。

三、TOP243R引脚功能简介

图1是TOP243R引脚排列，TOP243R采用TO-263-7C的封装形式。

       1脚（Control）：误差放大器和反馈电流输入端。电路通过调节占空比的大小来调节输出状态;内部关闭调节端也连到此脚端，自动复位模式通过外部旁路电容来实现该功能。

2脚（Line-Sense）：用来侦测直流母线过电压、欠电压状况，要实现ON/OFF控制与同步功能也用该脚，如该脚与4脚连接则将丧失上述功能。

3脚（External Current Limit）：外部电流输入调整端。可实现ON/OFF控制与同步功能，如该脚与4脚连接则将丧失上述功能。

4脚（Source）：内部高压MOSFET源极端。该脚直接与功率地连，则为一次控制电路基准端。

5脚（Frequncy）：内部工作频率选择端。如该脚直接与源极（s）连接，则频率为132kHz;如通过元件与控制端接则频率为66kHz。

7脚（Drain）：高压MOSFET漏极输出端。通过该脚给内部启动电路提供图2由TOP243R构成的高功率因数I。ED恒流驱动器。

四、高功率因数电路工作原理

电路基本工作原理如下：实现功率因数校正的方法通常有两种，即无源校正与有源校正。无源校正一般适合输出功率较小的电路，线路简单，成本便宜，但功率因数值稍低，谐波失真较大，有源正好反之。

本设计因输出功率仅为21W，因此选用无源校正方式。因无源校正线路简单，主要是靠IC内部电路控制的，只适合用于单电压输入。

FU是电源回路输入熔断器，RV是压敏电阻。Cl、Ll、C2组成Ⅱ型EMI滤波电路，以抑制来自于电网与电源本身对电网的干扰。VD1～VD4组成桥式整流电路，L2、C3组成整流高压直流滤波电路，一般反激式变换电路期望在高压直流上叠加较小的交流纹波电压给TOP243R工作，增大C3的容量可满足上述要求。但如C3取值较大，则会使PFC值严重下降;因电容C3两端的电压不能突变，大容量的电容值会使电流的相位严重的滞后于电压相位，因此C3取值不能太大，必须使整流后的直流高压存在过零点。Rl、C4、VD5组成钳位电路，以削弱因变压器的漏感产生的尖峰电压，防止过高的反峰电压损坏IC内部功率管。R2是过电流保护调節电阻，R2的阻值可设定过电流保护工作点。TOP243R的2、4、5脚直接连在一起，因此工作频率为132kHz，较高的工作频率可减小变压器的体积与降低输出滤波电容的容量，但工作频率升高后会使EMI处理变得复杂，而TOP243R具有4kHz的频率抖动范围，能降低约10dB的传导干扰幅度。VD6、C5组成辅助整流滤波电路，该直流电压既为TOP243R控制极提供控制信号，又为光耦提供工作电压;R6为放电电阻，即当D6截止时给电容C5提供放电回路，以保证下一个脉冲周期到来时电路进入正常的工作状态。

选择C5为220uF/25V电容量，是为了给Vl提供一个最小为120Hz的纹波电流信号源，用来给IC1提供控制电流信号;C8选为680tLF/35V电容量是为把经VD8整流、C8滤波后的输出纹波电压也控制在具有120Hz纹波值，以配合IC1内部自带的PFC校正电路的工作状态。

五、本电路特点

电路组成简单，PFC值高，待机功耗小于200mW，成本低，恒流精度高，符合LED供电电源的技术要求。

六、注意事项

（1）PFC值的高低与C3、C5、C6的容量有密切关系，对这三个电容值要反复试验找出最佳值。

（2）如要满足输入全电压的要求，可采用倍压整流的方式。如输入频率改变，则对C5、C6、C8的值要作相应地调整。

（3）因在直流高压上包含有较大的纹波电压，该纹波电压会影响直流变换器的转换效率，因此变压器参数的设计十分重要;同时要合理地制定绕线工艺，漏感不可大于15pH。