【文章內(nèi)容簡介】 TL431 是一個熱穩(wěn)定性良好的三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源 ，其 輸出 電壓用兩個電阻就可以 隨意 設(shè)置從 到 36V范圍內(nèi)的任何值。 因其價格低、性能好，廣泛用于可調(diào)壓電源，開關(guān)電源等。 TL431 基本連接方法如下圖 5。 圖 5 TL431 基本連接方法 傳統(tǒng)使用光耦與 TL431 組合實現(xiàn)恒流如圖 6 所示， TL431 的精確基準(zhǔn)電壓 加在 R4 兩端，對流過 LED 串的電流檢測。當(dāng) LED 正端電壓增大，電流增大，R4端電壓大于 ，使 TL431 工作在放大狀態(tài)，從而流過光耦輸入端的電流增大，使輸出端的大電流拉低 /抬高反饋電壓，最終使 IC強迫關(guān)斷初級向次級側(cè)傳遞能量。 R C2對 TL431 補償。 圖 6 使用 TL431 恒流 驅(qū)動 連接 方式 The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。5wT8 采用這種連接方式的 電路的優(yōu)點：穩(wěn)定性好，電路簡單，元器件少，成本低，恒流精度高。電路的缺點：以 ， R4 消耗的功率為 P==?？梢姶穗娐凡贿m合做輸出電流過大的電源。另外，電路不可以工作在空載狀態(tài)下 。 本次設(shè)計的開關(guān)電源即在此電路基礎(chǔ)上再加一級 AMC7150 控制芯片實現(xiàn)恒流驅(qū)動，采用兩級驅(qū)動的恒流開關(guān)電源保證了在恒流精度高、穩(wěn)定性好的前提下能夠驅(qū)動多路大功率 LED。 恒流 驅(qū)動芯片選擇 恒流驅(qū)動 部分 由 ADD 公司的 LED專用 驅(qū)動 芯片 AMC7150 實現(xiàn) 。 AMC7150 是 一個以 PWM（脈沖寬度調(diào)變）方式工作的的 LED 驅(qū)動 IC。驅(qū)動電流可以從幾個毫安上升到 ， 它可以使 LED 工作在輸入電壓從 4V到 40V 的高效、高亮的情況下。工作頻率由外部電容控制可以達(dá)到 200KHz,在一個 LED或者一串的 LED 工作時，如果需要改變輸出電流的話，只要調(diào)節(jié)外部的電阻就可以達(dá)到改變輸出的目的。圖 7 是 AMC7150 最簡單的電路結(jié)構(gòu)圖，包括芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外圍電路結(jié)構(gòu)。AMC7150 的引腳 描述如表 。 圖 7 AMC7150 最簡電路結(jié)構(gòu)圖 表 AMC7150 引腳 描述表 引腳序號 引腳名 引腳功能 1 VCC 輸入電壓 4V40V 2 CS 峰值電流判斷腳 3 GND 電源地 4 OUT 驅(qū)動輸出腳 5 OSC 振蕩調(diào)速電容引腳 第 9 頁 電源控制芯片 選擇 本設(shè)計使用 PI 公司的 TNY274 系列控制芯片。 它 使用先進的 PSM 控制方式。 因為芯片內(nèi)部集成開關(guān)管，所以整個電源結(jié)構(gòu)簡潔，工作穩(wěn)定，效率高?，F(xiàn)階段 LED 恒流驅(qū)動開關(guān)電源的功率普遍較小，大都在 30W 以內(nèi)，這個功率正是開關(guān)管內(nèi)置芯片適用的范 圍 。 TNY274 系列控制芯片的特點： 集成了一個 700V 的功率 MOSFET、振蕩器、高壓開關(guān)電流源、電流限流 (用戶可選 )及熱關(guān)斷電路，頻率抖動降低 EMI 濾波成本，自偏置，精確的遲滯熱關(guān)斷保護并具備自動恢復(fù)功能。 TNY274 系列內(nèi)圖結(jié)構(gòu)如圖 8所示。 圖 8 TNY274 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 TNY274 系列控制芯片的管腳功能： 漏極引腳 (D)：功率 MOSFET 的漏極連接點。 旁路 /多功能引腳 (BP/M)：一個外部旁路電容連接到這個引腳，用于生成內(nèi)部 的供電電源。作為外部限流點設(shè)定，根 據(jù)所使用電容的數(shù)值選擇電流限流值。 使能 /欠壓引腳 (EN/UV)：輸入使能信號和輸入線電壓欠壓檢測。 源極引腳 (S)：內(nèi)部連接到 MOSFET 的源極。 The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。5wT10 3 開關(guān)電源電路 功能模塊 設(shè)計 電路 總體參數(shù) 本 文 設(shè)計的 LED 恒流驅(qū)動開關(guān)電源使用兩級驅(qū)動。設(shè)計指標(biāo) 220V(177。 20%)輸入，恒壓 23V， 輸出，額定功率 20W，效率 75%。 LED 恒流 350mA 輸出，驅(qū)動 5 個串聯(lián)的 1W（ 350mA）白光 LED，效率 85%， 3 路輸出 。 直流輸入電壓和電流的計算 直流輸入電壓是指 經(jīng)過橋式整流器整流后得到電壓，因為 220V 市電有波動，所以 要計算最小直流輸入電壓 minV ，最大直流輸入電壓 maxV 和直流輸入電壓NOMV 。用于計算開關(guān)管耐壓、最大占空比、初次級匝比和橋式整流管參數(shù)等。 2 2 ( 22 0 11 5% ) 35 8M A X A CM A XV V V? ? ? ? ? ? 31 212 ( )2= oCLM I N A CM I NINPtfV C?? ? ??? ?（ 2V ） 32 式 3 32中 ACMAXV 為正常輸入電壓，即 220VAC， ACMINV 為最小輸入電壓，ACMAXV 為最大輸入電壓。 Ct 為橋式整流管最大導(dǎo)通時間，典型值為 3ms。 INC 為輸入濾波電容，在 220V 輸入時，根據(jù)經(jīng)驗輸出 1W 的功率需要 1uH 的 輸入濾波電容。 021()2f2 2962LLN O M AC N O M AC N O MINPtV V V VC??? ???? ? ? ???? 33 最大占空比 MAXD : 135 0 . 2 6( ) 1 . 7 ( 2 2 9 8 ) 1 3 5ORM A XP M I N D S O RVD K V V V? ? ?? ? ? ? ? 34 式 34 中， ORV 為反射電壓， DSV 為開關(guān)管導(dǎo)通壓降。 KP為電流波形參數(shù)， 第 11 頁 表示電路的工作狀態(tài)。 KP 時，表示電路工作在連續(xù)模式；當(dāng) KP 時，表示電路 工作在不連續(xù)模式。因為設(shè)計希望電路工作在不連續(xù)模式，根據(jù)控制芯片的數(shù)據(jù)手冊選擇 KP=。 對于變壓器初級電流，需要計算初級平均電流 AVGI ，初級等效直流電流 PRMSI和初級峰值電流 PPI 。用于計算初級繞組線徑、開關(guān)管參數(shù)、橋式整流管參數(shù)和變壓器參數(shù)等。 14= 0 .0 7 70 .8 2 2 9oAVGM I NPIAV? ???? 35 2 2 0 .0 7 7 0 .5 90 .2 6AVGppM A XID? ?? ? ? 36 2 20 . 5 90 . 2 6 0 . 1 733PPP R M S M A X II D A? ? ? ? ? 37 輸出電流的計算 對于變壓器次級電流，需要計算次級峰值電流 SPI ，次級等效直流電流 SRMSI 和輸出電容紋波電流 RIPPLEI 。用于計算次級繞組線徑、輸出整流管參數(shù)、輸出電容和采樣電路參數(shù) 等。 850 . 5 9 3 . 813pS P p psNI I AN? ? ? ? ? 38 1 1 . 0 2 63 . 8 1 . 4 53 3 1 . 7M A XS R M S S PpDI I AK? ?? ? ? ? ??? 39 2 2 2 21 .4 5 0 .7 1 .2 7R I P P LE S R M S OI I I A? ? ? ? ? 310 輸出整流管和輸出電容的設(shè)計 輸入整流電路，選擇橋式整流管需要考慮二極管的耐壓 RV 和導(dǎo)通電流 DI 。 1. 25 2 1. 25 2 35 8 63 3R A CM A XV V V? ? ? ? ? ? ? 311 The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。5wT12 2 2 A V EI I A? ? ? ? ? 312 根據(jù)計算，可以選用用 4個 1N4006 或選用 DB106。輸出整流管的選擇要考慮最大反向峰值電壓 SPIV 和導(dǎo)通電流 DI 。 13( ) 2 0 ( 3 5 8 ) 7 4 . 885Ss o M A XPNP I V V V VN? ? ? ? ? ? ? 313 94RsV PI V V? ? ? ? ? 314 3 3 I A? ? ? ? ? 315 根據(jù)計算，考慮 RCD 電路對輸出整流管的影響。選擇的輸出整流二極管應(yīng)當(dāng)具備正向壓降低、反向漏電流小、反向恢復(fù)時間短等特點。選擇快速恢復(fù)管MUR420（規(guī)格 VR=200V、 DI =4A）。實際使用時選用肖特基管效率會更高，但由于肖特基管耐壓較低，最大耐壓已經(jīng)接近計 算值，出現(xiàn)過整流管擊穿的現(xiàn)象。 輸出電容的大小直接影響輸出電壓紋波，反激式變換器可以沒有輸出濾波電感和電容，同時由于 LED 的恒流設(shè)計，所以電容取值應(yīng)大于恒壓控制的電源。 輸出電壓紋波電壓等于 RI PPL E RI PPL EV I ESR?? 316 鋁電解電容的 650 80 10ES R C ?? ? ? ?。 66 1 . 2 76 5 1 0 6 5 1 0 4 1 30 . 2R I P P L ER I P P L EICFV ???? ? ? ? ? ? ? 317 由于設(shè)計的輸出電壓比較高，等效電阻低的鉭電容 耐壓較低，耐壓較高的鉭電容容量又較小。實際設(shè)計制作時，通常用 2個或多個鋁電解電容，緊靠輸出端用 2~3 個高耐壓小容量的鉭電容并聯(lián)減少輸出電容的等效電阻。 第 13 頁 輸入整流濾波電路設(shè)計 如圖 9所示， 輸入整流濾波電路包括輸入 EMI交流 濾波器 、 整流 二 部分。交流濾波主要是濾除交流輸入端的共模干擾和差模干擾，其中 電感 L0為共模電感，采取雙線并繞，是為了去除共模干擾。 C0 C02接于相線和中線之間為差模電容，C0 C04接于相線或中線與地之間為共模電容。 整流電路一般選用滿足電流閾值的整流橋。 電感的取值、材料的選取 要考慮： 磁芯材料的頻率范圍要保證最高頻率在 1GHz， 另外 磁導(dǎo)率高 。 圖 9 輸入 整流 濾波 電路 鉗位保護電路的設(shè)計 鉗位電路主要用來限制高頻變壓器漏感所產(chǎn)生的尖峰電壓并減小漏極產(chǎn)生的振鈴電壓。 作用 原理 是將周期性變化的波形的頂部或底部保持在某一確定的直流電平上。 幾種 基本的鉗位電路 比較 反激變換器在開關(guān)管關(guān)斷時向次級提供能量，在開關(guān)管關(guān)斷時，初級會產(chǎn)生由次級反射的電壓，感應(yīng)電壓的極性和直流輸入電壓相同，開關(guān)管此時需要承受直流輸入電壓加次級反射電壓。由于反