LED 越來越多地用于 24VAC 和 12VAC 照明系統(tǒng)，作為鹵素燈的堅固、節(jié)能和高性能替代品。驅(qū)動LED的電源轉(zhuǎn)換器應(yīng)具有高功率因數(shù)（高于90%，以滿足普遍接受的綠色標準），應(yīng)高效，使用最少數(shù)量的組件，并應(yīng)冷卻運行。他們不需要隔離。

滿足這些要求的一種解決方案結(jié)合了整流橋和電流控制的同步升壓/降壓轉(zhuǎn)換器。具體而言，同步 4 開關(guān)降壓-升壓轉(zhuǎn)換器可與用于高功率 LED 的 4 開關(guān)理想二極管整流橋配對;低功耗解決方案可以使用標準二極管橋。此處顯示了這兩種解決方案。

LT?3791 60V 4 開關(guān)同步降壓-升壓型控制器 IC 能夠?qū)⒑愣娏?（DC 或脈動） 驅(qū)動到一串高功率 LED 中。它具有一個輸出電流反饋環(huán)路，用于驅(qū)動通過一串LED的恒定電流，以及一個CTRL調(diào)光輸入引腳，該引腳可連接到整流橋的120Hz半正弦波輸出，以產(chǎn)生高功率因數(shù)脈動LED電流輸出。

LT?4320 是一款理想的二極管整流橋，其驅(qū)動 60 個 MOSFET 以取代 24 個典型整流二極管，以實現(xiàn)將 24Hz 《》VAC 輸入轉(zhuǎn)換為 《》V 的最高效率有效值120Hz脈動輸出。當電流達到5A或更高時，標準整流橋中的二極管會消耗大量功率并升溫。LT4320 通過驅(qū)動低電阻外部 N 溝道 FET，幫助高功率 AC 應(yīng)用高效運行和冷卻。

98.1% 功率因數(shù)

圖 1 顯示了一個 LED 驅(qū)動器，該驅(qū)動器直接從 98VAC 以 1.24% 的功率因數(shù)工作。它可以驅(qū)動高達 25V 的 LED，脈動功率為 120Hz，LED 電流峰值為 4.4A。在120Hz時，人眼無法檢測到光的脈沖，并且被視為恒定的亮度。高功率因數(shù)24VAC輸入電壓和電流波形如圖2所示。120Hz脈動LED電流波形如圖3所示。

圖1.24V AC 至 60W LED 驅(qū)動器（相當于 600W 鹵素燈）具有高功率因數(shù)和高效率

圖2.60Hz 24VAC 輸入波形

圖3.120Hz 脈動 LED 驅(qū)動器波形

LED電流折返采用CTRL引腳電壓實現(xiàn)高功率因數(shù)。最大 LED 電流由 R LED 設(shè)置為 4.5A，但 CTRL 引腳監(jiān)視后置整流器 120Hz PVIN 輸入電壓（見圖 4），并對LED 電流波形進行整形以匹配輸入。當輸入降至關(guān)斷引腳門限以下時，IC進入關(guān)斷狀態(tài)，開關(guān)停止。LED 電流隨著輸出電容器的放電而逐漸消失，很快，輸入將上升到停機引腳門限以上，而 LT3791 又開始重新啟動。當 CTRL 引腳在低輸入時折回 LED 電流時，啟動不會苛刻，浪涌電流不會影響高功率因數(shù)。

圖4.120Hz 脈動光伏輸入

高效率和高功率因數(shù)60W脈動LED驅(qū)動器

圖 24 中的 1VAC 脈動 LED 驅(qū)動器轉(zhuǎn)換器以 60% 的效率提供約 94W 的 LED 照明。這種環(huán)保解決方案大致相當于600W的鹵素燈更換，不使用鉛，汞，氬氣，氙氣或氪氣。LT3791 降壓-升壓型轉(zhuǎn)換器的四個同步開關(guān)和 LT4320 理想二極管橋的四個同步開關(guān)負責高效率。圖5顯示了盡管進行了60W轉(zhuǎn)換，電路元件仍保持冷卻。這些組件的溫升不到 24°C，表明有足夠的空間用于更高功率的應(yīng)用。標準整流橋?qū)a(chǎn)生約50°C的溫升，并降低幾個效率點。

圖5.組件在圖1所示的高效LED驅(qū)動器中保持冷卻。請注意，LT4320 理想驅(qū)動器在全 LED 電流下保持冷卻狀態(tài)。LT?3791 高功率降壓型升壓型轉(zhuǎn)換器和支持組件的升溫低于 24°C，同時可提供 60W 的 LED 功率。電路板背面（嵌入式）上的四個理想二極管橋MOSFET溫升小于13°C（環(huán)境溫度為23°C）。

總效率是通過分別測量輸入功率、功率因數(shù)和輸出功率來計算的。63.0W 實際輸入功率、64.4W 視在輸入功率和 98.1% 功率因數(shù)值由 HP 6812A 交流電源測量。

輸出功率的測量有點復雜。電流探頭和示波器用于捕獲轉(zhuǎn)換器輸出端的脈沖電流和電壓波形。根據(jù)這些波形，計算轉(zhuǎn)換器輸出RMS電流和電壓的導通時間（t上） 的指示燈。導通時間輸出功率為P輸出（開）= V有效值（開）?我有效值（開）。在LED關(guān)斷期間，輸出功率為零，此時電流為零。60W的輸出功率通過一個簡單的占空比公式計算：P外= P輸出（開） ? 噸上? 120赫茲。總效率 = 輸出功率除以實際輸入功率。

高效率和高功率因數(shù)24W脈動LED驅(qū)動器

圖6中的電路是一款高效率、高功率因數(shù)的24W脈動LED驅(qū)動器，采用24VAC輸入工作。由于這里的功率電平不到圖60中1W LED驅(qū)動器的一半，因此圖8所示的整流橋由四個分立肖特基二極管而不是理想二極管組成。簡單性的缺點是效率略低和額外的散熱。

圖6.為簡單起見，替代 24W 解決方案使用標準二極管整流器

24W電路的原理與60W電路相同，兩者的工作方式相同。24W電路的效率為90%，低于94W電路實現(xiàn)的60%。然而，由于整體功耗較低，這種損耗是可以接受的，這使得分立整流橋元件的溫升在兩者之間相當。采用分立二極管整流橋時，元件僅加熱至49°C，如圖7所示，完全符合大多數(shù)高功率LED驅(qū)動器的要求。

圖7.24W解決方案的熱性能

為獲得更高的效率，只需將分立式整流器替換為基于 LT4320 的整流器即可。通常，隨著功率水平和溫度的升高，轉(zhuǎn)換器和整流器對同步整流的需求也會增加。

結(jié)論

LT?4320 和 LT3791 同步降壓-升壓型脈動 LED 驅(qū)動器相結(jié)合，可在 60Hz 頻率下提供 120W 的 LED 功率，并具有 98.1% 的功率因數(shù)和 94% 的效率。該電路可用于用更堅固、更環(huán)保的 LED 輕松取代高功率 24VAC 鹵素燈。在較低的功率水平下，LT3791 可與一個簡單的分立二極管整流器橋一起使用，例如在具有 24% 效率和類似高功率因數(shù)的 90W LED 驅(qū)動器中使用。

審核編輯：郭婷