LM3445变换LED驱动电路设计应用优化

反激式开关电源是变压器的一次绕组被直流电压激励时，二次绕组没有向负载提供功率输出，只是在一次绕组的激励电压被关闭后，才向负载提供功率。由于LED照明拥有高效，长寿命的特点，LED的使用越来越广泛。基于控制器IC的可调光要求，LED驱动一般采用两种调光方式，即数字PWM调光和模拟DC电压调光。但相位控制的TRIAC白炽灯和卤素灯调光器若用LED调光控制，会产生120Hz的闪烁，而且调光范围窄。美国半导体公司推出一种离线式恒流LED控制器LM3445调光器对LED进行宽范围无闪烁调光，值得推广。

1.LM3445调光的主要特点

LM 3445与同类离线式AC/DC恒流LED驱动器比较，其主要特点是在芯片上设计了TRIAC调光译码器电路，能检测交流电路TRIAC调光波形，并将其转换成控制LED的调光电流信号，能在0%～100%的调光范围内，实现无闪烁LED亮度调光控制，其特征主要有：

1）交流输入电压范围为80～270V，适用全球供电电压；

2）能够控制大于1A的LED电流；

3）适合配置无源功率因数校正（PFC）电路，满足“能源之星”固态照明（SSL）商业应用要求；

4）支持主/从控制功能的多芯片解决方案，使用一个TRIAC调光器和一个主LM3445芯片便能控制多个LM3445的从属降压变换器驱动的多串LED灯；

5）提供V_CC欠电压锁定，过电流限制、165℃热关闭的保护功能；

6）能固定关断时间可编程、频率可调节的特殊要求。

2.LM3445隔离反激式电源工作原理

LM3445的内部结构如图3-11所示。用LM3445可组成TRIAC的反激式离线调光。这种AC/DC恒流LED驱动电路主要由5部分组成：TRIAC调光器、桥式整流器、整流电路电压检测调光译码器电路、无源功率因数校正电路以及降压式（buck）DC/DC变换电路等。

（1）TRIAC调光电路

TRIAC调光电路串接在整流桥（UR）的输入端，调光采用相位控制，如图3-12所示。反激式LM3445变换LED驱动原理如图3-13所示。R₇、R₈和C₁₃值决定双向触发二极管的触发电压（32V）之前的延迟时间。对于白炽灯R₁₅减小，使双向晶闸管的导通时间缩短，导通角增加，灯的亮度增强；反之，R₁₅增加，双向晶闸管导通角将减小，灯光变暗，通过LM3445的调光译码器电路，以控制LED串的电流，实现亮度调控。

图3-11 LM3445内部结构框图

图3-12 TRIAC调光原理图

（2）TRIAC调光译码电路

该电路由整流电路电压检测、导通角检测和调光译码器3部分组成。电路电压检测是将整流的电路电压转换为电平由LM3445的BLDR脚吸收。由于VT₁的源极连接着电容，当电路电压降低至15V以下时，BLDR脚上的电压跟随整流输出电压的升高或降低。R₁₆和R₁₇的作用一是泄放BLDR脚上的寄生电容电压，二是为调光器提供所需要的保持电流。二极管VD₆和C₁₁的作用是保持IC芯片V_CC上的电压正常供电。

角度检测和调光译码器是利用双向晶闸管导通角一个门限为7.2V的比较器监测信号的差值来确定是导通还是关断。比较器输出控制泄放电路并驱动缓冲器。缓冲器输出被限制了的电压信号，经滤波器滤波与斜波相减产生的5.88kHz的锯齿波比较后，触发信号去驱动片内的MOSFET，MOSFET的漏极信号经片内370kΩ与IC的FLTR2脚上的电容C₁₃组成低通滤波。译光器输出一个0～750mV的调光信号，双向晶闸管导通角从45°到135°改变，从而获得到了调光，如图3-12所示。

（3）无源PFC功率因数校正电路

电容C₇、C₆二极管VD₂～VD₄组成部分滤波填谷式无源PFC电路，用来代替大电容滤波，可以改善电路功率因数，无源PFC电路输出电压以降压式变换作为DC总电路电压。C₇、C₆采用铝电解电容。VD₁为隔离二极管，VS₁是瞬态抑制器，用作开机时限制冲击电流。C₉用作滤除由于C₇、C₆的充放电而产生的纹波电压。无源功率因数校正电路也叫做“填谷电路，功率因数高的实质是大幅度增加整流二极管的导通时间，使输入电流从尖峰脉冲改变为正弦波波形，将输入电压与输出电流同相，使功率因数提高到0.92左右，但电路损耗会增加，仅适用于20W以下低成本的LED驱动电源。

图3-13 反激式LM3445变换LED驱动原理图

（4）LM3445隔离式电源设计(www.xing528.com)

LM3445是隔离反激式TRIAC调光LED驱动电路，如图3-11所示，该图LED驱动电源的调光性能优于白炽灯调光性能，只是TRIAC调光方式，可实现对数调光的最佳指标，下面对外围元器件的计算及选择方法进行设计。

输入电压：V_i=80～270V（美国供电指数）

LED负载：LED串联，正向压降V_F=3.6V，LED灯串电压V_LED=3.6V×7=25.2V

额定开关工作频率f=250kHz；LED的驱动电流I_AVG=400mA；电路双向晶闸管的最大导通角为135°；电感的纹波电流I_r=0.3×400mA=120mA；电源效率为85%。

1）计算整流桥输出电压最低值V_o（min）

2）计算整流桥输出电压最大值V_o（max）

3）计算转换开关关断时间t_off

4）输入最大电压的导通时间t_on

5）计算旁路电容C₁₆

式中，I_coL与IC的控制期间VT₃允许电流通过，为62.5μA。，取C₁₆=190pF

6）计算无源功率因数校正电容C₇、C₆的容量

输入最低电压V_imin=90V时，设LED的负载电压从25.2V下降到20.0V，其维持时间为2.4ms，则C₇、C₆的电容量由下式计算：

式中，I_LED为电路供给LED灯电流。

C₇、C₆取33μF标准电容。

7）计算变换电源的工作频率f

额定开关工作频率与设计目标一致，符合设计要求。