【正文】 源的工作頻率到幾十 MHz。小電容器 3C 和 4C 產(chǎn)生的倍壓效應(yīng)使得在很低的供電電壓下依然能夠?qū)?，填充了電流波形?nèi)的關(guān)斷部分，減小了失真。 為了克服這種缺陷，對上述電路進(jìn)行改進(jìn)。 上述 電路，輸出紋波電壓將超過半波整流后電壓峰值的 50%，與電容器的大小無關(guān)。當(dāng)供電電壓開始下降時，所有的二極管都將關(guān)斷，負(fù)載電流又重新直接通過橋式整流管供電。當(dāng)供電電壓達(dá)到峰值 時，它將超過 C 和 2C 上的電壓之和， 1D 通過 2C 、 1D 、R1和 1C 導(dǎo)通并再對串聯(lián)電容器充電。 The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。此時二極管 2D 和 3D 將關(guān)斷，電容器 1C 和 2C 將停止向負(fù)載供電。設(shè)加在負(fù)載 2R 上輸出電壓約為供電輸入電壓峰值的 1/3， 1C 通過 3D 給負(fù)載供電，同時 2C通過 2D 給負(fù)載供電 ， 二極管 1D 反偏不導(dǎo)通。 因為本文設(shè)計的 LED 恒流驅(qū)動開關(guān)電源的功率 相對 較小， 一般情況下都小于200W， 所以使用無源功率因數(shù)校正電路。為了去掉失真中的高次諧波，需 要在輸入端串聯(lián)低通濾波器。 無源功率因數(shù)校正電路需要用到線性電感器和電容器來提高功率因數(shù)、降低諧波分量。這樣需要通過反饋控制系統(tǒng)，實現(xiàn)電流波形的正弦化和同步化，控制系統(tǒng)需要控制芯片。 功率因數(shù)校正電路可 以分成有源功率因數(shù)校正和無源功率因數(shù)校正兩大類。 第 15 頁 功率因數(shù)校正電路的設(shè)計 功率因數(shù)校正 電路選擇 在開關(guān)電源領(lǐng)域，任何使輸入電網(wǎng)電流為非正弦波，或即使是正弦波但和正弦輸入電壓不同相位，或使輸入電流具有諧波的電路結(jié)構(gòu)都會降低功率因數(shù)從產(chǎn)生功率損耗。 D1： 600V， 1A。 VR1： ORV VR1200V， ~，常規(guī)為 P6KE200A。 圖 10 RCD/穩(wěn)壓管箝位電路 R1： 10KΩ ~100 KΩ， ~5W。選擇 R1 值，通過每個開關(guān)周期在低輸入電壓和滿負(fù)載下對 C3進(jìn)行放電，使反射電壓不會保持在最大瞬態(tài)值。 R1 和 C3 限制峰值漏極電壓， VR1(電壓抑制器 )僅在啟動、過載和瞬態(tài)負(fù)載條件下激活。 The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。 表 對幾種鉗位保護(hù)電路做了簡單的比較。 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。 圖 9 輸入 整流 濾波 電路 鉗位保護(hù)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。 整流電路一般選用滿足電流閾值的整流橋。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。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。 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 ?? ? ? ?。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。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。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 。 1. 25 2 1. 25 2 35 8 63 3R A CM A XV V V? ? ? ? ? ? ? 311 The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。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。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。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=。 KP為電流波形參數(shù)， 第 11 頁 表示電路的工作狀態(tài)。 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。 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。 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 。 20%)輸入，恒壓 23V， 輸出，額定功率 20W，效率 75%。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。 源極引腳 (S)：內(nèi)部連接到 MOSFET 的源極。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。 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。 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(hù)并具備自動恢復(fù)功能。 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。 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。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)。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。 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) 。另外，電路不可以工作在空載狀態(tài)下 。電路的缺點：以 ， R4 消耗的功率為 P==。 圖 6 使用 TL431 恒流 驅(qū)動 連接 方式 The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。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(qiáng)迫關(guān)斷初級向次級側(cè)傳遞能量。 TL431 基本連接方法如下圖 5。 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。上述方法各有優(yōu)缺點，本節(jié)設(shè)計的 LED 驅(qū)動 電源使用兩級驅(qū)動。 第 7 頁 恒流驅(qū)動方式選擇 LED 需要恒流驅(qū)動，技術(shù)上主要有三種恒流驅(qū)動 方案 。此時反激式拓?fù)渲械某跫壓痛渭壚@組都不導(dǎo)通電流，等待著下一個周期的到來。此時，勵磁電感上的電壓反向，勵磁電流開始下降，因此該階段被稱為去磁階段。 (2) 去磁階段：當(dāng)勵磁階段結(jié)束后， VT停止導(dǎo)通。由于次級邊的二極管具有單向?qū)ㄐ裕?此時二極管反偏，在次級不導(dǎo)通電流，輸出濾波電容 C向負(fù)載供電。該模式反激式拓?fù)溟_關(guān)電源的一個工作周期中有勵磁、去磁、非連續(xù)導(dǎo)通三個階段。存儲在變壓器中的一部份能量保留到下一個儲存周期開始。該模式的特點是，變壓器在儲能周期中儲存的所有能量在反激周期都轉(zhuǎn)移到輸出端。開關(guān)管導(dǎo)通時，變壓器一次側(cè)線圈內(nèi)不斷儲存能量；而開關(guān)管關(guān)斷時，變壓器將一次側(cè)線圈內(nèi)儲存的電感能量通過整流二極管給負(fù)載供電，直到下一個脈沖 到來，開始新的周期。當(dāng)開關(guān)管 VT截止時，變壓器Ｔ初級繞組中存儲的能量，通過次級繞組及整流和電容 C濾波后向負(fù)載輸出 。5wT6 反激式開關(guān)電源原 理 反激式開關(guān)電源其結(jié)構(gòu)相當(dāng)于在 Boost 變換器中，用一個變壓器代替升壓電感，即構(gòu)成了反激式變換器。反激式電路拓?fù)涞倪@些特性符合 LED對驅(qū)動電源的要求， 因此 本 文 設(shè)計 的LED恒流開關(guān)電源 采用反激式電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。雖然該電路變換器的磁芯單向磁化，利用率低，而且開關(guān)器件承受的電流峰值很大，但當(dāng)用于數(shù)瓦至數(shù)十瓦的小功率開關(guān)電源中時，影響相對不大。 反激變換器又稱 Flyback 式變換器。 并且 開關(guān)晶體管發(fā)射極不接地， 驅(qū)動電路 變得 復(fù)雜 。 但是它的 輸入、輸出電流皆有脈動，使得對輸入電源有電磁干擾且輸出紋波較大。與 Buck 電路類似，該電路中開關(guān)管 VT 的源極可以直接接地。另外 電壓變比 永 遠(yuǎn)大于 1，即它只能升壓，不能降壓 。但是它 輸出側(cè)二極管的電流是脈動的，使輸出紋波較大 。 圖 2 Boost 變換器的 LED 驅(qū)動電路 圖 2 所示為采用 Boost 變換器的 LED 驅(qū)動電路，通過電感儲能將輸出電壓泵升至比輸入電壓更高的期望值，實現(xiàn)在低輸入電壓下對 LED驅(qū)動。這種驅(qū)動方式簡單 、 不需要輸出 濾波電容， 降低了成本。 圖 1 Buck 變換器的 LED驅(qū)動電路 圖 1所示為采用 Buck 型變換器的 LED驅(qū)動電路。 The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。 本文的主要研究內(nèi)容包括以下幾點：（ 1）介紹 LED照明 的特點、并對 LED 驅(qū)動電路的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢進(jìn)行闡述（ 2）分析開關(guān)電源的基本原理，選擇合適的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 、控制芯片、驅(qū)動電路 研制 LED 恒流驅(qū)動開關(guān)電源。由于 LED 的驅(qū)動器越來越多的采用基于開關(guān)電源的設(shè)計模式，而以高頻工作來提高功率密度和效率的開關(guān)電源不可避免的涉及到了電磁兼容問題，因此 在電磁兼容方面對未來的 LED驅(qū)動器提出了更高要求。因此， 大功率 LED電源設(shè)計的小型化發(fā)展成為了一種必然趨勢。 第 3 頁 （ 5）體積小型化。 （ 4）熱管理設(shè)計 。恒定電流在 LED 照明中極其重要，這就需要驅(qū)動器在能滿足恒流的基礎(chǔ)上還要有過流保護(hù)功能。 （ 3）多功能保護(hù)。發(fā)熱問題一直是 阻礙 LED 發(fā)展 的難題，因此對 LED驅(qū)動器 的 效率 有較高的要求 。 （ 2）驅(qū)動器的高可靠性 、 高效率 。 （ 1）驅(qū)動器與 LED