在我们深入研究其运行情况之前,首先对那些使用 SIMPLE 驱动多变压器方法时突出的问题进行讨论。首先要注意这是一种电隔离设计,其二次侧输出电压可设计在 SELV 电平以下。当输出电压保持在 SELV 电平以下时,就消除了让照明设备与电源结合的要求、并且互连获得了安全机构的许可。让输出保持在这些电平以下增加了其本身的灵活性,从而使各种灯具可以满足许多其他照明应用的要求。另外,从散热管理的角度来看,这种隔离设计更加理想,因为没有了对 LED 接近性或接触金属附件的诸多限制。另一个显著的特点是不要求输出端反馈,这就去除了光电或其他安全规定的隔离反馈器件。最后来看这种二次侧的简易性,它只有很少的无源组件,并且没有偏置电源、有源组件或任何种类的控件。
谈及运行,SIMPLE 驱动器拥有优于 1% 的极好的串电流匹配,它具有可获得高效率的谐振运行,并且随着串数量的增加其性价比也会更高。

图 3 SIMPLE 驱动多变压器
概述:PFC 电路的输出为反向降压电路的输入。反向降压经过配置产生一个恒定电流输出,这种电流下系统闭环位于附近。它产生的电流输出向下游供给 DC/DC 变压器电路,而该电路由一个半桥接控制器、两个 MOSFET、电容 C1 和电容 C2 以及一些变压器组成。之后该电流经过半桥接 MOSFET 开关到达串联变压器的一次侧。电容 C1 和 C2 服务于许多功能:它们可用于为半桥接建立一个分压器,同时它们还是谐振电路的组成组件、也是 DC 阻断电容,有助于防止变压器饱和。
谐振运行允许 MOSFET 开关以零电压开关(ZVS)进行开关运行,这就降低了开关损耗,并强制输出二极管至零电流开关(ZCS)、从而有助于效率最大化。现已转换为 AC 电流的 DC 电流通过所有串联变压器的一次侧前后谐振。可串联放置的变压器一次侧数目十分灵活,因为可以选择绕组比来支持许多变压器或 LED 串。计算匝数比需要考虑的是串数,这是由于其规定了变压器的数目以及每个串的正向电压。
设计考虑因素:要获得功率转换的最高可达效率,目标就是尽可能处理最少的功率,因此需要尽可能接近输入电压来工作。由于大多数有源 PFC 电路都起到一个升压转换器的作用,因此 PFC 输出电压的设定必须要高于最高 AC 线压的峰值。对 85~265 VAC 一般输入范围时为大约 375 V,增加一些动态范围上限以获得裕度和容差时 400 V 便为一个典型的设定值。要确保下游降压拥有 PFC 输出变化的较多动态范围上限需要增加稍多的裕度以适应约 40 V 的纹波,这就使反向降压最小输入运行点为大约 360 V。为保证降压输出具有一定的顺从电压,也需要给它一定的动态范围上限、并将其输出范围限定在 280 V。
举例:在本例中使用两个变压器来驱动四个 LED 串、其电流为 1 A,每个串都拥有十只高功率 LED。假设 LED 正向电压 Vf=3.5 V、一个串电压 35 V。由于将 DC 降压的输出工作点设定在 280 V,因此它现在作为 DC/DC 变压器电路的输入,施加于串联一次侧的电压将为电容分压器(由 C1 和 C2 组成)电压的 1/2,从而在串联一次侧布局上获得 140 V 的电压。每个变压器的一次侧电压 VP=桥接电压/变压器数=140 V/2=70 V,匝数比按方程 1 计算。

其中 NP 为一次侧匝数、NS 为二次侧匝数、VS 为二次侧或 LED 串电压、VP 为每个一次绕组两端的电压。要计算反向降压的电流输出设定值,其中每个变压器驱动两个 LED 串,首先必须认识到交替半周期中每个变压器中只有一个串在导电,这就是说在间歇期间维持 LED 导电而必须向导电串提供的电流必须是 LED 电流的两倍。理想 LED 电流为 1 A 的这种情况下,每半个周期向 LED 和滤波器电容提供的电流为 2 A。

结论:确定变压器要求是一件非常简单的事情,同时使得 SIMPLE 驱动成为能够满足许多不同照明应用的一种极为灵活的解决方案。如果您想要让 SIMPLE 驱动成为众多 LED 照明应用的模块方法的一部分,需要考虑上游功率级,例如半桥中的功率处理组件、反向降压和 PFC 等,因为必须调整它们的大小来应对您希望驱动器满足的最高功率级。