关于10W非隔离LED驱动电源的设计

本方案采用TPS92210控制的临界Buck电路，设置TPS92210工作于固定峰值电流的方法，使电感电流峰值固定，因为电路工作在临界模式，所以电感电流的平均值等于峰值电流的一半，从而达到输出恒流的目的。

同时，本方案不需要额外的电路，TPS92210本身可以实现输出过流、短路、开路等保护。所以整个方案的元件少，成本低。

输入采用了填谷电路，使得整机的PF值一直在0.7以上。

C8,L2,C5组成pi型滤波。整机通过了传导测试。

图 1:10W LED 电源解决方案

 图 2: 10W LED 电源实物图

1.1 TPS92210 临界模式设置

TPS92210 需要满足三个条件来开始一个新的周期：

1) 距离上一次开通的时间需要大于由Ifb电流控制的时间。

2) 距离上一次开通的时间需要大于芯片的最高频率所限制的时间7.5us.

3) Tze脚必须有由高到低的零点穿越。

由于需要满足以上三个条件，设计中将FB脚通过电阻接到Vdd设置一个固定的直流偏置，使TPS92210的开通完全由Tze脚的电压零点穿越来决定，这就保证了变换器一直工作在临界电流模式。

1.2电感的设计

根据输入输出要求，计算电感量。 本方案中，输入 176V~264Vac,输出 40V,0.25A.由于输入采用了填谷电路，所以输入的电压范围可以计算如下：

根据上面计算的最小最大输入电压，可以计算最小、最大占空比：

 输出平均电流为 0.25A,电流工作在临界电流模式，电感上的平均电流就是输出电流。可以计算得电感峰值电流、有效值电流分别为：

因为临界模式的变换器，输入电压越高，工作频率。综合考虑，体积以及效率，设定最大工作频率为 100KHz.

那么电感量可以计算如下：

所以电感量大约为 700uH.

根据计算得出的电感量，可以验证最低开关频率为：

根据计算得出的最大占空比以及最低开关频率，可以得出最大导通时间为：

Tonmax小于TPS92210所允许设置的最大导通时间 5us. 所以电感设计没有问题。

选择磁芯： 假定 Bmax=2500G,填充系数：k=0.4 电流密度为：j=6A/mm^2可以计算得磁芯所需的 AP 值为：

根据 AP 值，选择 RM5 作为电感磁芯：

RM5 的 Ae 面积如下，可以计算电感所需要的匝数：

 电感需要大约 67 匝。

根据之前计算的电流 RMS 值，和设定的电流密度 j,选择 AWG30 来绕制电感。

选用 1 股 AWG30 作为绕组。

2 测试结果

根据以上分析和设计，制作了样机并验证其性能，实验结果如下。

2.1效率测试

2.2 PF 值

2.3 电流精度

2.4 启动

2.5 输出纹波

2.6 短路保护

2.7 开路保护

2.8 EMC 测试