TPS92010 LED 相控调光驱动电路设计

4.1.5.1 TPS92010工作原理

1.TPS92010主要特点

1）工作效率高；

2）限电流保护；

3）逐周期功率限制；

4）内含过温度保护；

5）LED负载开路保护；

6）EMI低、开关损耗低；

7）工作于准谐振工作方式；

8）一次侧过电流打嗝再启动工作模式；

9）待机工作电流低，可深度调光，可编程软启动；

10）1A灌入电流和0.75A栅极输出电流驱动能力；

11）可设定的交流输入市电过电压和输出直流过电压保护。

2.TPS92010典型应用场合

1）洗墙灯、建筑和显示照明LED灯驱动；

2）结构和显示照明以及走廊和顶灯照明LED驱动；

3）室内照明A19、E12/E26/27，GU10，MR16，PAR30/38一体LED灯驱动。

3.TPS92010工作原理

TPS92010是一款具有高工作效率的PWM控制LED相控调光驱动控制电路，采用准谐振工作模式，可以显著降低电路EMI和开关损耗，电路启动电流小于25μA，负载过电压保护点可设定，具有LED负载开路和过温度保护控制功能。

TPS92010具有频率折返和低功率工作模式控制功能，可以在轻载和空载工作条件下降低电路的开关工作频率。TPS92010为8引脚SOIC（D）封装，工作结温范围为-40～105℃。

TPS92010引脚图如图4-100所示，电路工作原理图框图如图4-101所示，典型应用电路工作原理图如图4-102所示，引脚功能如表4-7所示。如图4-103所示，FB引脚输入信号幅度决定TPS92010的工作模式^[29]。

图4-100 引脚图

图4-101 电路工作原理图框图

图4-102 典型应用电路工作原理图

表4-7 引脚功能

（续）

图4-103 FB引脚电压对应的有关工作模式

在正常额定负载范围工作条件下（30%～100%的满载）TPS92010控制电路工作于准谐振工作模式或DCM工作模式，DCM工作模式下最大开关工作频率为130kHz，在负载功率为10%～30%满载功率范围时，TPS92010控制电路工作于频率折返（FFM）工作模式。在频率折返工作模式下，每个开关工作周期内Flyback变压器的伏秒积固定，在40～130kHz范围内调节开关工作频率，在频率折返工作模式下实现输出电压的稳定调节。在极轻负载工作条件下（低于10%满载额定负载）TPS92010工作于40kHz的突发工作模式，但是在使用过程中由于变换电路设计参数的差异有可能这几个工作边界不明显。(www.xing528.com)

TPS92010内部的逻辑控制电路协调故障检测电路工作，使电路在经历了故障工作状态后能恢复正常工作，可以提供电路的热保护，同时也可以实现交流输入市电电压过电压和负载过电压保护。当内部基准电压低于4.5V时电路停止工作，如果检测到了热关断、电路工作故障、交流输入市电电压过电压保护、负载过电压保护，TPS92010经历了关断/再启动工作循环等工作状态后，电路会停止工作。

使用中负载过电压保护和交流输入市电过电压保护点可以通过调节电阻分压回路R_VSD1和R_VSD2的参数来设定（如图4-102所示）。

如果FB引脚电位迫使电路的工作频率低于40kHz，则电路工作于低功率突发工作模式（LPM）。

Flyback变压器一次绕组电感量和输出电压反射到一次绕组电压幅度都会影响电路的工作模式，同时，功率MOSFET管输出电容和Flyback变压器的漏感也会在某种程度上影响各种工作模式的边界。

考虑到在功率MOSFET管漏极总分布电容和Flyback变压器一次绕组电感之间的振荡，实际的Flyback变压器一次绕组电感量比计算值要小。

当TPS92010工作温度达到140℃时电路开始过温度保护控制，如果TPS92010的工作温度降低到热保护回滞温度以下时电路重新进入再启动工作状态。这时，接至TPS92010第①引脚的软启动电容C_SS放电。

在当PCS引脚电压超过1.25V时，表示Flyback变换电路一次侧工作电流已超过电路允许的最大电流值，TPS92010进入关断工作状态，在经历了UVLO关断/UVLO导通工作周期后电路进入再启动工作状态。

欠电压锁定输出在V_DD引脚电压超出正常工作范围时为电路提供保护，欠电压锁定输出电路不断检测V_DD引脚电压，一旦V_DD电压低于欠电压锁定输出阈值电压时关断电路的工作。

4.1.5.2 采用TPS92010的6W相控晶闸管LED调光电路

1.电路特点

电路采用TPS92010的离线式LED相控调光驱动电路，具有工作效率高的优点，电路工作于准谐振（QR）Flyback变换工作模式，使电路具有价格低的优点，驱动电路恒流输出，纹波电流低。电路可以为4～5只串联高亮度LED提供0.325A的恒流驱动能力，交流市电电压供电范围为185～265V_RMS。

通过电流检测电阻和运算放大器可以实现电流检测控制，电流检测电阻上的检测电压通过光耦合器调节PWM脉冲宽度，使输出电流恒定。电路适用于市场上常用的大部分晶闸管相控调光控制器。电路为相控调光晶闸管提供一个泄放电流通路，确保相控调光晶闸管的可靠触发^[30]。

2.电路特点

1）易于使用；

2）相控晶闸管调光控制；

3）LED负载的恒流精度高；

4）负载为5只高亮度LED串联；

5）电路造价低，用于交流输入市电供电的LED灯驱动应用场合；

6）LED负载电流调节范围为0.2～0.7A，正常工作电流为0.325A。

3.电路技术指标

电路技术指标如表4-8所示。

表4-8 电路技术指标

注：输入交流电压低于AC200V可能使输出电流下降。

4.电路工作原理图

（1）电路工作原理图

电路工作原理图如图4-104所示。

（2）输出电流调节

如表4-9所示，通过调节电阻R₁₅、R₁₇、R₁和R₄₂的参数可以调节输出电流。

表4-9 参数调节输出电流的范围

图4-104 电路工作原理图