两级配置

由于额定功率的原因和改善功率因数的需求，LED街灯的开关电源通常使用两级配置，它由第一级的PFC模块和第二级的下游DC-DC转换器构成。在100W左右的中等功率范围，临界导通模式(CRM)是PFC级合适的控制方案。在这个额定功率范围中，下游DC-DC转换器通常采用准谐振反激拓扑。高度集成的FAN6300脉宽调制(PWM)控制器具有一个内部波谷电压检测器，能够保证电源系统在宽泛的线路电压范围内工作于准谐振状态，并减小开关损耗，使功率MOSFET漏极上的开关电压最小化。为了最大限度减小待机功耗和改善轻负载效率，专有的绿色模式功能提供关断时间(off-time)调制，以便降低开关频率，并执行延长的波谷电压开关，保证MOSFET在关断时漏-源电压保持在最低水平。使用这项特性，第二DC-DC级在无负载条件下进入间歇工作模式，能够获得非常理想的待机功耗特性。大多数现有的PFC控制器并无间歇工作功能，主要是因为PFC级最初针对消费应用和显示器应用，而在那些应用中为PFC和DC-DC级提供电压源的辅助电源是分离的。在LED照明应用中，通常不采用辅助功率级，因此，应该关断PFC级，否则待机功耗无法低于1W.

PFC级的间歇工作模式

在两级开关电源中，应关断PFC级，以满足待机功耗法规的要求。关断PFC级的主要原因是大多数PFC控制器没有间歇工作(Burst- operation)特性。如果PFC控制器不支持间歇工作模式，PFC级将会连续工作，即便在无负载条件下也会吸取能量。因此，对于带有现有PFC控制器的两级开关电源设计而言，关断PFC级是唯一可行的方法。但是，在重新启动PFC级时会出现大的冲击电流，并导致MOSFET等功率开关上电压或电流应力的增加。此外，还会导致LED灯在恒流工作期间出现闪烁。业界需要找到一种新途径来满足待机功耗法规要求，同时避免上述问题。解决完全关断PFC级带来的这些副作用的一个可行方法是PFC级采用间歇工作方式。

建议使用一种简单的辅助电路，将PFC的工作与准谐振反激DC-DC转换器进行同步，因为当DC-DC转换器开始间歇工作时，PFC级也能够进入间歇工作模式。一旦第二级反激转换器结束间歇模式工作，PFC级会立即退出间歇工作模式。图1为该辅助电路的工作原理。PFC级的偏置电源受到准谐振反激DC-DC转换器反馈的控制。

在无负载条件下，当反激转换器的反馈电压下降时，PFC级的电源电压被切断，PFC控制器停止工作。图2显示负载从满负载到无负载，再到满负载过程中的工作波形。一旦第二级反激转换器进入间歇工作，PFC级便进入间歇工作模式，并与反激转换器同步停止间歇工作模式。通过对PFC级执行间歇工作，可以消除可能引起潜在问题的大浪涌电流，并且大幅降低待机功耗。为了评测PFC级的间歇工作，使用FAN7930临界导通模式PFC控制器、带间歇工作功能的准谐振反激控制器FAN6300A以及所提议的PFC控制电路，设计了一个用于LED街灯的的120W(48V/2.5A) LEB-016演示线路板。如图2所示，建议的电路工作出色。表1所示为在各种输入线路电压下的待机功耗测量值。可以证明：在宽泛的输入范围内，可以使待机功耗降低80%以上。还可以在高线路输入电压下获得低于0.3W的待机功耗。

结论

这是一种简单但非常有效的改善照明开关电源待机功耗的方法。这个建议的电路可以使PFC级与第二级DC-DC转换器同步进行间歇工作。这种方法消除了与关闭和重启PFC级相关的涌入电流问题。建议的电路可以有效降低待机功耗。通过评测线路板验证，在较宽的输入电压范围内，可以使待机功耗小于1W.所提议的方法对于通常没有待机功率调节模块的照明应用具有很大的吸引力。