高效实例：10W LED驱动电源集无源PFC、TRIAC调光于一体

LM3445是美国国家半导体公司（NSC）于2009年推出的支持TRIAC调光的LED驱动控制器，它通过外部功率开关管MOSFET来驱动LED灯，适用于带TRIAC调光器的固态照明、工业及商业照明、家庭照明等领域。

由LM3445构成10W非隔离式TRIAC调光的HB-LED驱动电源电路如图12-7所示。该驱动电源的交流输入电压范围u=90～135V，输出电压U_LED=+25.2V，输出功率可达10W，能驱动由7只高亮度LED（HB-LED）构成的LED灯串。每只LED的正向压降为3.6V，正向电流为400mA。该电源主要包括以下7部分：①TRIAC调光器；②EMI滤波器及整流桥；③二阶填谷式PFC电路；④线电压检测电路；⑤TRIAC导通角检测电路；

⑥TRIAC调光电路；⑦降压式（Buck）变换器电路。下面介绍主要单元电路的工作原理。

图12-7 10W非隔离式TRIAC调光的HB-LED驱动电源电路

（1）TRIAC调光器。TRIAC调光器串联在交流电的进线端，FU为1.25A熔丝管。R_T为NTC热敏电阻，在T_A=25℃室温下的阻值为50Ω，R_T可限制在启动电源时的电流冲击。

（2）EMI滤波器及整流桥。EMI滤波器中的L₁为共模扼流圈，用来抑制共模干扰。VD_Z1采用一只双向瞬态电压抑制器（TVS）SMBJ130CA，其正、反向击穿电压均为U_B=144V（最小值），能吸收从电源进线端引入的浪涌电压及瞬态干扰。L₂和L₃为串模扼流圈，C₁～C₃为线间电容（X电容），用来抑制串模干扰。BR采用1A/400V的整流桥，整流桥的输出电压为U_BR，它代表整流后的线路电压（以下简称为线电压）。但需要注意，由于整流桥后面还接填谷电路中的33_μF大电容器，因此实际的U_BR波形在一定程度上已被平滑处理。(www.xing528.com)

（3）二阶填谷式PFC电路。二阶填谷式PFC电路由二极管VD₂～VD₄、电解电容器C₄、C₅和电阻器R₁构成。VD₁为隔离二极管。C₄与C₅均采用33μF/200V的电解电容器。R₁选用4.7Ω、2W的电阻器，可限制开机时的冲击电流。C₆的作用是滤除在C₄、C₅充、放电过程中产生的纹波电压。

（4）线电压检测电路。线电压检测电路由R₄、15V稳压管VD_Z2和N沟道MOS管V₁组成，其作用是将U_BR转换成一个合适的电压信号并被LM3445的BLDR引脚所检测。由于V₁的源极是直接连到BLDR引脚，因此当U_BR＜15V时，允许BLDR引脚上的电压随U_BR而变化。R₅的作用是给BLDR引脚上所有的分布电容提供放电回路，并为调光器提供所需要的维持电流。由肖特基二极管VD₅（MBR340，3A/40V）和电容器C₉构成二极管-电容器网络，当BLDR引脚电压降低时可使U_CC电压保持不变，确保LM3445仍能正常工作。

（5）TRIAC导通角检测电路。该电路能产生与TRIAC调光器开启时间（即TRIAC导通角）相关联的直流电压信号。它首先通过LM3445内部的比较器来检测BLDR引脚的电压U_BLDR（比较器的阈值电压为7.2V），进而确定TRIAC是开启还是关闭。该比较器的输出经过4μs延迟线去控制一个泄放电路，再经过缓冲器从ASNS端输出，输出电压的摆幅为0～4V。R₆、C₇构成低通滤波器。当U_BLDR＜7.2V时，内部泄放电路中的MOS场效应晶体管V₁导通，将230Ω的小电阻串联到调光器上，此时调光器依次通过整流桥中的二极管→V₁→BLDR引脚→芯片内部的230Ω小电阻→GND（地），所提供的电流能使TRIAC维持在导通状态。当U_BLDR＞7.2V时，内部泄放电路不工作。

（6）TRIAC调光电路。从ASNS端输出的电压，通过R₆接至FLTR1引脚内部斜坡比较器的反相输入端，与加在同相输入端的由锯齿波发生器产生的5.88kHz、幅度为1～3V的锯齿波进行比较，斜坡比较器的输出电压分成3路：第一路直接从DIM端输出调光信号，可作为从电源的同步调光信号；第二路经过内部的MOS场效应晶体管V₂和370kΩ电阻接至FLTR2端，C₈为FLTR2端的滤波电容器；第三路经过内部的V₂送至PWM比较器。

芯片内部的调光译码器可输出0～750mV的直流电压，所对应的TRIAC调光器占空比变化范围是25%～75%，TRIAC导通角变化范围是45°～135°，能直接控制LED的峰值电流从满载到低于0.5mA，获得0%～100%的调光范围。当TRIAC的导通角超过135°时，调光译码器将不再控制调光。此时TRIAC处于最小开启时间，使LED的亮度为最低。

（7）降压式DC/DC变换器电路。LM3445属于降压式（Buck）变换器，它采用固定关断时间的方法来使LED灯串的电流保持恒定。当功率开关管V₂导通时，通过电感L₄和LED灯串的电流就线性地增大。R₇为LED灯串的电流检测电阻，并将转换成的电压信号送至PWM比较器的同相输入端，与加在反相输入端的FLTR2引脚电压进行比较；当二者相等时，通过内部控制器及输出电路使V₂关断。VD₆为LED灯串的续流二极管。C₁₀用于滤除电感形成的纹波电流。R₈、C₁₁和晶体管VT能根据输出电压来改变线性电流的斜率，以设定开关控制器的关断时间。