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        一種非隔離LED的恒流驅(qū)動(dòng)電源

        2019-12-09 02:01:11湯澤容
        當(dāng)代旅游 2019年6期
        關(guān)鍵詞:恒流

        湯澤容

        摘要:LED朝著大功率、高亮度、低成本的方向發(fā)展。目前,日亞化學(xué)已研發(fā)出lOOLm/W的LED產(chǎn)品。LED用途廣泛,發(fā)明初期主要用作儀器、儀表的指示器。隨著LED技術(shù)的進(jìn)步與工藝的發(fā)展,目前有新型的大功率LED用作汽車的尾燈與日常照明。大功率LED作照明之用時(shí),因LED的工作電壓與工作電流呈非線性的關(guān)系,而為其供電的電流大小與發(fā)光亮度有密切的關(guān)系,因此要求使用恒流供電模式。因LED作路燈照明或日常照明之用時(shí)與人體沒有直接接觸的機(jī)會(huì),所以,從成本等因素來(lái)考慮,完全可采用非隔離的供電系統(tǒng)為其供電,而采用POWERINT公司的LNK306單片控制IC正能實(shí)現(xiàn)大功率LED恒流恒壓供電的要求。本文對(duì)一種非隔離LED的恒流驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)介。

        關(guān)鍵詞:非隔離;LED;恒流;驅(qū)動(dòng)電源

        一、電路指標(biāo)

        輸入電壓:85~264VAC;輸出電壓:3.5V;輸出電流:350mA(恒流)。

        二、電路組成

        電路由輸入整流濾波電路、開關(guān)直流降壓電路、反饋取樣控制電路組成。

        三、電路工作原理

        某些電子設(shè)備和家用電器并不需要使用輸入與輸出完全隔離的開關(guān)電源。例如,直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源,空調(diào)、無(wú)霜冰箱和微波爐中的穩(wěn)壓電源等,照明用LED的驅(qū)動(dòng)電源本身就屬于隔離系統(tǒng),因此可使用非隔離式開關(guān)電源供電,但要求這種開關(guān)電源的電路簡(jiǎn)單、成本低、電源轉(zhuǎn)換效率高和可靠性高,使用與維護(hù)方便。Linkswitch-TN系列產(chǎn)品提供了7種非隔離的電路連接方式,考慮到對(duì)負(fù)載器件的安全性及LED需要恒流的供電模式的特性,本設(shè)計(jì)選擇了第6種接線方式,即正端降壓/升壓式(Buck-Boost)恒流驅(qū)動(dòng)電路。

        正端降壓/升壓式(Buck-Boost)恒流驅(qū)動(dòng)電路如圖1所示。其主要特點(diǎn)如下:負(fù)壓輸出;可做升壓或降壓輸出,做升壓式輸出時(shí)U0>U1,做降壓式時(shí)I0

        圖1電路基本工作原理如下:輸入電路由可熔斷電阻Rl、VD1、VD2、Cl、C2和濾波電感Ll組成;電源調(diào)整電路由LNK306P、儲(chǔ)能電感L2、VD3、R2、C4和C5組成。當(dāng)LNK306導(dǎo)通時(shí),輸入電流IIN經(jīng)(LNK306)D→(LNK306)S→L2→C2(一)構(gòu)成回路,將輸入電流IIN儲(chǔ)存在電感L2中(電感電流按U1/I1,線性增加),極性為上正下負(fù);當(dāng)LNK306截止時(shí),因電感電流不能突變(電感電流按U1/I1,線性減?。?,極性為下正上負(fù);L2中儲(chǔ)存的能量經(jīng)L2的下端(地)→LED(負(fù)載)→VD3→R2→I→L2的上端構(gòu)成回路。VD3為整流管;C5是輸出濾波電容;R2為限流保護(hù)電阻;C4與R2并聯(lián)以消除雜訊干擾;VD4與VD5構(gòu)成簡(jiǎn)單的穩(wěn)壓電路。負(fù)載電流I0在R2上產(chǎn)生的電壓降是US=I0R2,US經(jīng)R3與R4分壓,在R4上得到的分壓電壓作為反饋電壓給LNK306的FB端,F(xiàn)B端正常工作電壓是1.65V,可通過(guò)調(diào)整R3與R4分壓比來(lái)調(diào)整輸出電流的大小。LNK306的FB端根據(jù)反饋電壓的大小來(lái)控制內(nèi)部MOSFET的導(dǎo)通時(shí)間,即通過(guò)跳過(guò)周期的方式來(lái)對(duì)輸出電流進(jìn)行調(diào)節(jié)的。當(dāng)輸出電流增加時(shí),I0在R2上產(chǎn)生的電壓降也線性增加,在R4上的分壓值也增加,因此流人引腳FB的電流FB也會(huì)增加,若電流IFB>49uA,則隨后的周期將被跳過(guò),直到IFB<49uA;反之相反。因此當(dāng)負(fù)載減輕時(shí)將跳過(guò)許多周期,負(fù)載加重時(shí)跳過(guò)的周期減少。如發(fā)生輸出過(guò)載或短路故障時(shí),Linkswitch-TN開關(guān)就進(jìn)入自動(dòng)重啟動(dòng)階段,輸出功率降為POM×6%,從而限制了平均輸出功率。

        本電路的構(gòu)成非常簡(jiǎn)單,包括LNK306在內(nèi)僅有17個(gè)元件,主要元器件的選擇原則是:L2是儲(chǔ)能電感,采用帶鐵氧體磁芯的電感,以便降低成本和減小音頻噪聲,為使電感電流工作在CCM模式,電感量選為1.5mH。續(xù)流二極管VD3:本設(shè)計(jì)采用連續(xù)模式工作,要求trr≤35ns,UF4005屬于超快恢復(fù)二極管,其trr=35ns,能滿足工作模式的要求。反饋電阻R3和偏置電阻R4;由R3和R4構(gòu)成的電阻分壓器應(yīng)使引腳FB的電壓保持在1.65V,此電阻的精度直接影響到反饋電壓的高低,進(jìn)而影響到恒流值,因此選±1%精度的電阻。

        四、電路特點(diǎn)

        本電路的構(gòu)成非常簡(jiǎn)單,包括LNK306在內(nèi)僅有17顆元件,成本較低,符合照明產(chǎn)品量大、價(jià)低的要求,并且因元件少、體積小,完全可把整個(gè)電路板安裝在GU10等燈頭內(nèi),使用方便安全可靠。

        五、注意事項(xiàng)

        (1)當(dāng)把用上述電路組成的PCB板放入燈頭內(nèi)時(shí),要特別注意整個(gè)電路的轉(zhuǎn)換效率,如效率太低則不能長(zhǎng)期安全、可靠地工作,所以必須設(shè)法提高電源轉(zhuǎn)換效率。應(yīng)當(dāng)注意在取樣電阻R2上的功耗PR2=I2OUTR2=0.352×5.6=0.686/(w),該功耗占了整個(gè)轉(zhuǎn)換效率10%以上。因此可改用放大器來(lái)作取樣反饋。

        (2)可熔斷電阻Rl在電路中起當(dāng)LNK306等元件損壞時(shí)的保護(hù)作用,在選擇該電阻時(shí)要注意兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn):①電阻本身的耗散功率必須滿足在開機(jī)瞬間耐沖擊電流的要求;②該電阻的材料不能用碳膜的,而必須用金屬膜的,因碳膜電阻抗沖擊能力太差。如成本允許最好用熔斷器。

        (3)如要獲得較高的恒流精度,反饋到FB的信號(hào)可使用放大器來(lái)獲得。這樣做不但可提高恒流精度,而且可降低取樣電阻R2的阻值,從而提高電路的整體轉(zhuǎn)換效率。放大器的工作電壓可由BP端提供。

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