【文章內容簡介】 TL431 是一個熱穩(wěn)定性良好的三端可調分流基準源 ，其 輸出電壓用兩個電阻就可以 隨意 設置從 到 36V 范圍內的任何值。 因 其價格低、性能好，廣泛用于可調壓電源，開關電源等。 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的精確基準電壓 加在 R4 兩端，對流過 LED 串的電流檢測。當 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強迫關斷初級向次級側傳遞能量。 R C2對 TL431 補償。 圖 6 使用 TL431恒流 驅動 連接 方式 The gnralstf(1mpoyidvc,u)0jb。5w8 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==。可見此電路不適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 。 本次設計的開關電源即在此電路基礎上再加一級 AMC7150 控制芯片實現(xiàn)恒流驅動，采用兩級驅動的恒流開關電源保證了在恒流精度高、穩(wěn)定性好的前提下能夠驅動多路大功率 LED。 恒流 驅動芯片選擇 恒流驅動 部分 由 ADD 公司的 LED專用 驅動 芯片 AMC7150實現(xiàn) 。 AMC7150 是 一個以 PWM（脈沖寬度調變）方式工作的的 LED 驅動 IC。驅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，只要調節(jié)外部的電阻就可以達到改變輸出的目的。圖 7 是 AMC7150 最簡單的電路結構圖，包括芯片內部結構和外圍電路結構。AMC7150的引腳 描述如表 。 圖 7 AMC7150 最簡電路結構圖 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 驅動輸出腳 5 OSC 振蕩調速電容引腳 第 9 頁 電源控制芯片 選擇 本設計使用 PI 公司的 TNY274 系列控制芯片。 它 使用先進的 PSM 控制方式。 因為芯片內部集成開關管，所以整個電源結構簡潔，工作穩(wěn)定，效率高。現(xiàn)階段 LED 恒流驅動開關電源的功率普遍較小，大都在 30W 以內，這個功率正是開關管內置芯片適用的范圍 。 TNY274 系列控制芯片的特點： 集成了一個 700V 的 功率 MOSFET、振蕩器、高壓開關電流源、電流限流 (用戶可選 )及熱關斷電路，頻率抖動降低 EMI 濾波成本，自偏置，精確的遲滯熱關斷保護并具備自動恢復功能。 TNY274 系列內圖結構如圖 8所示。 圖 8 TNY274 內部結構圖 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，用于生成內部 的供電電源。作為外部限流點設定，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)：內部連接到 MOSFET的源極。 The gnralstf(1mpoyidvc,u)0jb。5w10 3 開關電源電路 功能模塊 設計 電路 總體參數(shù) 本 文 設計的 LED 恒流驅動開關電源使用兩級驅動。設計指標 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 為開關管導通壓降。 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 KP 時，表示電路工作在不連續(xù)模式。因為設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 和導通電流 DI 。 1. 25 2 1. 25 2 35 8 63 3R A CM A XV V V? ? ? ? ? ? ? 311 The gnralstf(1mpoyidvc,u)0jb。5w12 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當具備正向壓降低、反向漏電流小、反向恢復時間短等特點。選擇快速恢復管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的恒流設計，所以電容取值應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 磁導率高 。 圖 9 輸入 整流 濾波 電路 鉗位保護電路的設計 鉗位電路主要用來限制高頻變壓器漏感所產生的尖峰電壓并減小漏極產生的振鈴電壓。 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 反激變換器在開關管關斷時向次級提供能量，在開關管關斷時，初級會產生由次級反射的電壓，感應電壓的極性和直流輸入電壓相同，開關管此時需要承受直流輸入電壓加次級