【正文】 采用了這種集成電路來調(diào)節(jié)和控制的開關(guān)電源，不但外部電路簡單，組件數(shù)目少，而且可以和微處理器直接接口或通過局域網(wǎng) (LAN)來實(shí)現(xiàn)編程或控制功能，是目前高效率、多功能開關(guān)電源的最佳 解決方案。 分別是與腳 腳 6 相連的振蕩器的電容和電阻； Ra 是與腳 7 相連的放電端電阻值。 1%，采用溫度補(bǔ)償，作為芯片內(nèi)部電路的電源，也可為芯片外圍電路提供標(biāo)準(zhǔn)電源，向外輸出電流可達(dá) 400mA，沒有過流保護(hù)電路。如采用矩形截面導(dǎo)體，因?yàn)楸饩匦谓孛鎸?dǎo)體的自感比同截面積的導(dǎo)線自感要?。? （ 4）減小電源裝置對地的分布電容。因此， Q2 的基極發(fā)射極的 PN 結(jié)將關(guān)閉，導(dǎo)致R5 上的電流為零。電阻越小 (大 )，電流就越大 (小 )，開關(guān)頻率也就越高 (低 )。 采用有源功率因數(shù)校正技術(shù)可以非常有效地降低諧波含量、提高功率因數(shù) ， 從而滿足現(xiàn)行最嚴(yán)格的諧波標(biāo)準(zhǔn)?？紤]到成本和安裝空間問題，現(xiàn)采用 晶閘管保護(hù)法 。 當(dāng)由于某種原因使輸出電壓 U升高（降低）時，取樣電路將這一變化送到 A 反相輸入端，并與同相輸入端電位 U進(jìn)行比較放大； A 的輸出電壓，即調(diào)整管的基極點(diǎn)位降低（升高）；因?yàn)殡娐凡捎蒙錁O輸出形式，所以輸出電壓必然降低（升高） ，從而使 U 得到穩(wěn)定。 Vin 為輸入直流電壓。功率為 150W，輸入交流電壓范圍為 180～260 V，輸出直流電壓為 +1 5 V，電流為 10 A，輸出電壓調(diào)整率 Sv ≤ 1 ，輸出電壓紋波 P_P≤ 50 mV。 =116 V。 2)選磁芯 磁芯選用 R2KB 軟磁鐵氧體材料，其飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度 B。 （ 3） 電路參數(shù)確定 L 的設(shè)計(jì)原則： ○ 1 磁芯材料的頻率范圍要寬，在 1GHz 左右； ○ 2 磁芯磁導(dǎo)率高。 保證驅(qū)動 LED 燈組的需要。 控制電路有效通過輸出端取樣的電流電壓值，反饋給主電路，起到反饋調(diào)制作用，主電路通過反饋的信息在調(diào)整電路的整流輸出，使輸出的電流盡可能的達(dá)到穩(wěn)定。 EMI 濾波 整流濾波電路 高頻變壓器 穩(wěn)壓電路 PWM 控制電路 過壓、欠壓、過熱保護(hù)電路 取樣 軟啟動電路 過流保護(hù) 輸出恒 流 LED燈源陣列 8 常規(guī)驅(qū)動電路 該電路由降壓 (220V/12V)式電源變壓器、橋式整流器和濾波電容 (C1)組成， R1 為LED 電流設(shè)置電阻。 （ 8） LED 發(fā)光具有很強(qiáng)的方向性 。 模塊化： 無論是 AC/DC或是 DC/DC 或是變換器都是朝模塊化方向發(fā)展 [6]。 隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)高速的持續(xù)增長，人民生活的不斷改善，新住宅的建設(shè)和人均使用面積的大幅度提高，照明燈具增加了裝飾功能，這大大提高了照明用電的需求和照明節(jié)電的空間。 IC 產(chǎn) 品 在功率電子中的應(yīng)用可以簡單分為兩類。 LED，特別是白色光 LED，因其與傳統(tǒng)光源相比所具有的理論以及現(xiàn)實(shí)的優(yōu)越性 [2]，受到廣大專業(yè)人士的青睞。以整流技術(shù) (AC/DC)為主的各種電源裝置，如電解、電鍍和中小容量的 AD/DC 變換器的出現(xiàn)是這個時期的主要標(biāo)志。 根據(jù) LED 電流、電壓變化特點(diǎn)，采用恒流驅(qū)動方式，是比較理想的 LED驅(qū)動方式，它能避免 LED 正向電壓的改變而引起電流變動，同時恒定的電流使 LED的亮度穩(wěn)定。(2)避免電力公害 :盡量減少網(wǎng)側(cè)電流諧波，并使網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近 1。開關(guān)電源亦稱為無工頻變壓器的電源。早期產(chǎn)品的開關(guān)頻率很低 .成本昂貴，僅用于衛(wèi)星電源等少數(shù)領(lǐng)域。而高頻化又必然使傳統(tǒng)的 PWM 開關(guān)（屬硬開關(guān)）功耗加大，效率降低，噪聲也提高了，達(dá)不到高頻、高效的預(yù)期效益，因此實(shí)現(xiàn)零電壓導(dǎo)通、本電流關(guān)斷的軟開關(guān)技術(shù)將成為開關(guān)電源產(chǎn)品未來的主流。 （ 1）不需要充氣，不需要玻璃外殼，抗沖擊性好，抗震性好，不易破碎，便于運(yùn)輸。本文就對驅(qū)動 LED的電源做出 一點(diǎn)想法，尤其是在恒流的問題上。 主電路通過濾波，整流，交變整流等得到輸出所需要的直流電流。在 AB間的電壓平均值 EAB 可用下式表示： EAB=TON/T*E 式中 TON 為開關(guān)每次接通的時間， T 為開關(guān)通斷的工作周期（即開關(guān)接通時間 TON 和關(guān)斷時間 TOFF之和）。當(dāng)負(fù)載阻抗是高阻時，濾波器的輸出阻抗應(yīng)為低阻，反之亦然。在交流回路中起到電器隔離、儲能、變壓、變流、變阻等作用。 本設(shè)計(jì)選用 EE40 型鐵氧體磁芯，由手冊知其參數(shù)為： eA =127 mm。這里原邊采用銅芯直徑為 mm 的漆包線進(jìn)行 2 股并繞，副邊采用 16 股線徑為 mm 的漆包線，絞結(jié)成 4 根并繞。 T101 為初級電流檢測用的電流互感器，作為電流控制時的電流取樣用。 另一方面 ，由于整流濾波電路內(nèi)阻的存在，當(dāng)負(fù)載變化時，內(nèi)阻上的電壓將產(chǎn)生變化，于是輸出電壓平均值也將隨之產(chǎn)生相反的變化，因此，整流濾波電路輸出電壓會隨著電網(wǎng)電壓的波動而波動，隨著負(fù)載電阻的變化而變化。上述現(xiàn)象均會造成開關(guān)電源無法正常工作，為此幾乎所有的開關(guān)電源都設(shè)置了防止流涌電流的軟啟動電路，以保證電源正常而可靠運(yùn)行。 目前，提高用電設(shè)備功率因數(shù)問題變得越來越嚴(yán)重。 N13 為過熱比較器， RT 為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，它與 R6 構(gòu)成分壓器，緊貼于功率開關(guān)器件 IGBT 的表面，溫度升高時， 25 RT 阻值下降，適當(dāng)選取 R6 的阻值，使 在設(shè)定的溫度閾值動作。 這樣， LED 電流將不再決定于輸入或輸出電壓。所以短路保護(hù)對于 LED 的驅(qū)動電源來說是一個很重要的環(huán)節(jié)。 1％） V，采用了溫度補(bǔ)償，而且設(shè)有過流保護(hù)電路。由于存在開閉滯后，使輸出和吸收間出現(xiàn)重疊 導(dǎo)通。 34 結(jié)束語 由于時間上的關(guān)系 和實(shí)驗(yàn)設(shè)備，本設(shè)計(jì)的技術(shù)參數(shù)和很多相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)并沒有通過具體實(shí)驗(yàn)的有力驗(yàn)證。 35 參考文獻(xiàn) [1] 。因?yàn)檗D(zhuǎn)換器在每個周期都存儲所需的能量，所以它可以對瞬態(tài)做出即時響應(yīng)。脈沖很窄的時鐘信號輸入到邏輯或非門電路，可使兩個門的輸出同時有一段低電平，以產(chǎn)生死區(qū)時間。 組件選擇和基本原理應(yīng)用 PWM 控制電路采用美國硅通用電氣公司的 SG3525A 控制芯片 電壓調(diào)節(jié)芯片 SG3525 具體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。由于 LED 的驅(qū)動電流都是比較小的。 LED 照明系統(tǒng)的熱源基本就是 LED 燈本身的熱源，熱源太集中會產(chǎn)生熱損耗，因此 LED 驅(qū)動電路不能與散熱系統(tǒng)緊貼在一起。 輸入欠電壓、過電壓及過熱保護(hù) 圖 是僅用一個 4 比較器 LM339 及幾個分立元器件構(gòu)成的過壓、欠壓、過熱保護(hù)電路。可以通過 PFC 電路來提高功率因數(shù) ， 抑制諧波。 其次，對于開關(guān)電源本身， 電源的輸入電路采用電容濾波型整流電路，在進(jìn)線電源合閘瞬間，由于 濾波 電容器上的初始電壓為零，電容器充電瞬間會形成很大的浪涌電流，特別是大功率開關(guān)電源， 若 采用容量較大的濾波電容器，使浪涌電流達(dá) 100A 以上。這就要求驅(qū)動電路達(dá)到一個穩(wěn)壓穩(wěn)流。通過調(diào)節(jié)開關(guān)的占空比，就能改變變壓器二次側(cè)整流輸出平均電壓 v。 7)選擇導(dǎo)線 由于變壓器的工作頻 率為 50 kHz，在此頻率下銅導(dǎo)線的穿透深度△ = mm，考慮到趨膚效應(yīng)的影響，一般所選的導(dǎo)線銅芯直徑要小于 2△，即導(dǎo)線直徑要小于 mm。為輸出功率， W； ? 為變壓器效率，一般可取 80%； fs 為變換器工作頻率，Hz； B 為磁芯最大工作磁密， Gs； J為導(dǎo)線的電流密度，一般取 2～ 3 A／ ram。 高頻變壓器設(shè)計(jì) 綜合分析 高頻變壓器是一種應(yīng)用電磁感應(yīng)原理，將電能從一個電路傳輸?shù)搅硪粋€電路的電磁裝置，是開關(guān)電源的關(guān)鍵部件之一。我們可以利用這個反射原則，根據(jù) EMI 電源濾波器將要連接的具體源和負(fù)載阻抗情況，設(shè)計(jì)其 11 電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)來獲得滿意的抑制效果。由電感 L、電容 C2和二極管 D 組成的電路，就具有這種功能。 逆變：將整流后的直流電變?yōu)楦哳l交流電，這是高頻開 關(guān)電源的核心部分，頻率越高，體積、重量與輸出功率之比越小。但是在驅(qū)動 LED 方面，各種技術(shù)還不是很完善，尤其在驅(qū)動高功率方面和電路電流的穩(wěn)壓恒流方面還有待完善。 產(chǎn)品更新加快： 目前的開關(guān)電源產(chǎn) 品要求輸入電壓通用（適用世界各國電網(wǎng)電壓規(guī)模）、輸出電壓范圍擴(kuò)大（如計(jì)算機(jī)和工作站需要增加 這一檔電壓、程控需要增加DC150V 這一電壓）、輸人端功率因數(shù)進(jìn)一步提高 [3]（最有效的方法是加一級“有源功率因數(shù)校正器 APFC”），并具有安全、過壓保護(hù)等功能 。由于電源輕、小、薄的關(guān)鍵是高頻化，因此國外目前都在致力于同步開發(fā)新型高智能元器件，特別是改善二次整流管的損耗、變壓器電容器小型化，并同時采用 SMT技術(shù)在電路板兩面布置組件以確保開關(guān)電源的輕、小、薄。 從而引發(fā)出驅(qū)動 LED 的開關(guān)電源的巨大的潛力。開關(guān)電源 SPS 被譽(yù)為高效節(jié)能電源，它代表著穩(wěn)壓電源的發(fā)展方向 [3]，現(xiàn)已成為穩(wěn)壓電源的主流產(chǎn)品。在電源產(chǎn)品的質(zhì)量、可靠性、開發(fā)投入、生產(chǎn)規(guī)模、工藝水平等綜合實(shí)力方面差距估計(jì)為 1015 年。我們設(shè)計(jì) LED 驅(qū)動電源時，有必要知道 LED電流、電壓特性，由于 LED的生產(chǎn)廠家及 LED規(guī)格不同，電流、電壓特性均有差異 。采用了控制集成電路的開關(guān)電源更具有效率高、輸出穩(wěn)定、可靠性高，并可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制等功能，是開關(guān)電源的發(fā)展趨勢。 要發(fā)展 LED要必須發(fā)展 LED的配套的設(shè)施，驅(qū)動電源就是最主要的。這些器件具有功率容量大、能量損耗低、開關(guān)速度快等特點(diǎn)，適用于電力電子裝置，得到了大量應(yīng)用。制定我國固態(tài)照明戰(zhàn)略發(fā)展計(jì)劃，已是刻不容緩的任務(wù)。此外，還可以在電源系統(tǒng)建成后，根據(jù)發(fā)展需要不斷擴(kuò)充容量。 6 （ 10） LED 屬于低電壓， 高 電流驅(qū)動。 所以必須加上各種濾波電路和恒壓，反饋等控制電路。得到理想的結(jié)果。根據(jù)抑制干擾的程度，EMI 電源濾波器通常分為一般性能和高性能兩種電源濾波器 [3]。通常 L 取 ~5mH,此處取 3mH； CY 、 CX的確定： 12 CY 、 CX的值很難準(zhǔn)確算出， CX一般取 1~5μ F，此處選 4μ F/275V；理論上 CY的值越大越好，但 CY越大漏電流也大，故一般取 2200~4700pF，此處選 4700pF，即 47/275V。會下降，同時為防止合閘瞬間變壓器飽和，設(shè)定最大工作磁密 B = 0B /3=1500 GS。 由 上 式計(jì)算得 N = 匝，經(jīng)實(shí)驗(yàn)實(shí)際取值為 34 匝。 圖 整流濾波電路原理框圖 主電路結(jié)構(gòu)及其工作原理 半橋式開關(guān)電源主電路如圖 。代入數(shù)據(jù)有： （ ） 取標(biāo)稱值為 6800μ F。 并通過下一章節(jié)的反饋和保護(hù)電路控制電路的輸入和輸出的關(guān)系，進(jìn)一步完善輸出的電流，使之能達(dá)到恒定，以驅(qū)動 LED穩(wěn)定均衡發(fā)光。 電路工作原理：在電源接通瞬間，輸入電壓經(jīng)整流橋（ D1～ D4）和限流電阻 R1 對電容器 C1 充電，限制浪涌電流。選用有源功率校正專用芯片 UC3854， UC3854 是美國 Unitrode公司生產(chǎn)的 APFC 專用集成電路。 依對象電源的設(shè)計(jì)要求，現(xiàn)整定電源的輸入電壓為 220V 時低壓保護(hù)動作，輸入高于 300V時過電壓保護(hù)電路動作，電源溫度高于 50℃時過熱保護(hù)電路動 作。這種猝發(fā)模式可將 LED 開路狀態(tài)下的平均功率降至最小。 28 4 PWM 控制電路 調(diào)節(jié)開關(guān)電源的占空比，可使輸出電壓基本上不隨負(fù)載變化和 /或不隨輸入電壓變化而變化。 C 誤差放大器：由兩級差分放大器構(gòu)成，其直流開環(huán)放大倍數(shù)為 80dB 左右，電壓反饋信號 uf 從端子 1 接至放大器反相輸入端，放大器同相輸入端接基準(zhǔn)電壓。 圖 PWM 控制電路外圍接線 隔離驅(qū)動電路 從 SG3525A 的 11， 14 腳出來的 PWM 信號驅(qū)動 PC817 光耦，經(jīng)光耦隔離后，送到IR2110 專用集成驅(qū)動電路，進(jìn)而去驅(qū)動功率 MOSFET 管 S1 和 S2， IR2110 外圍電路連接如圖 所示。 本文主要通過對電源的各個電路模塊（ EMI 電路，輸入整流濾波電路，高頻變壓器）和反饋電路和 PWM控制回路的設(shè)計(jì)和優(yōu)化達(dá)到本次設(shè)計(jì)的要求，還對 LED 本身的電壓電流特性的認(rèn)真考慮，針對恒流驅(qū)動 LED 串做出的電路設(shè)計(jì)。它是利用體積很小的高頻變壓器來實(shí)現(xiàn)電壓變換及電網(wǎng)隔離的，不僅能去掉笨重的工頻變壓器，還可采用體積較小的濾波組件和散熱器，這就為研究與開發(fā)高效率、高密度、高可靠性、體積小、重量輕的開關(guān)電源莫定了基礎(chǔ)。另外，它的軟啟動電路也非常容易設(shè)計(jì)，只需在管腳 8 接一個軟啟動電容即可。根據(jù)系統(tǒng)的動態(tài)、靜態(tài)特性要求，在誤差放大器的輸出腳9 和腳 1 之間一般要添加適當(dāng)?shù)姆答佈a(bǔ)償網(wǎng)絡(luò) 。單點(diǎn)接地可以有效抑制差模干擾； （ 2）減少接地電阻。這也提供了一條通過 Q3 基極電流的路徑，使 Q3導(dǎo)通。與該引腳相連的電阻可用來設(shè)置內(nèi)部電流，其內(nèi)部電流用來給振蕩器電容 (可以是內(nèi)部或外部 )充電。 另外一種是有源功率因數(shù)校正法 [6]， 主要是采用全控開關(guān)器件構(gòu)成的開關(guān)電路 ， 以控制輸入電流的波形跟隨電壓波形 ， 使得電流與電壓同相