《電子技術(shù)應(yīng)用》
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一種離線式LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)方案
摘要: 作為一種新型的節(jié)能、環(huán)保的綠色光源產(chǎn)品,,LED擁有廣闊的市場前景。市場現(xiàn)階段已經(jīng)出現(xiàn)上千款LED驅(qū)動(dòng)IC,。其中我們遇到比較多的是單芯片線路結(jié)構(gòu)(圖1a),。
Abstract:
Key words :

 作為一種新型的節(jié)能、環(huán)保的綠色光源產(chǎn)品,,LED擁有廣闊的市場前景,。市場現(xiàn)階段已經(jīng)出現(xiàn)上千款LED驅(qū)動(dòng)IC。其中我們遇到比較多的是單芯片線路結(jié)構(gòu)(圖1a),。

  根據(jù)IC的數(shù)據(jù)表可知,,這類IC為工作于PWM方式的高效LED驅(qū)動(dòng)控制電路,借助于外部電路,,能適應(yīng)從8V到450V 的寬輸入電壓范圍,。通過外部的電阻(或電容)可設(shè)定固定頻率控制外部功率MOS管,以恒流的方式可靠地驅(qū)動(dòng)LED串,。LED的電流可以通過選擇恰當(dāng)?shù)南蘖麟娮鑱碓O(shè)定,。同時(shí)提供線性調(diào)光功能,,支持低頻可變占空比的數(shù)字脈沖(PWM)調(diào)光功能。

  根據(jù)應(yīng)用場合和按照不同的標(biāo)準(zhǔn),,其驅(qū)動(dòng)方案可以分為三種,。

  按照PWM調(diào)節(jié)方式,可以分成恒定頻率和恒定關(guān)斷時(shí)間兩類(圖1),。

  在穩(wěn)定狀態(tài)下加在電感兩端的電壓乘以導(dǎo)通時(shí)間等于關(guān)斷時(shí)刻電感電壓乘以關(guān)斷時(shí)間:Von*Ton=Voff*Toff,,即(Vin-Vo)*Ton=Vo*Toff。

  從電感的計(jì)算公式可以看出這兩者之間的差異性,,圖1a中的電感計(jì)算式為L = (Vin–Vo) * Ton /ΔI ,圖1b中的電感計(jì)算式為L=Vo*Toff/ΔI,。Io=Ip-ΔI /2,。如圖2所示電流波形示意圖,電感確定后,,圖2a中輸入電壓Vin變化導(dǎo)致紋波電流ΔI變化,,以致輸出電流變化;圖2b中的紋波電流ΔI與輸入電源電壓無關(guān),。因此在電壓波動(dòng)較大的寬電壓應(yīng)用環(huán)境下,,使用恒定關(guān)斷時(shí)間電路方式。

  按照是否隔離,,可以分成隔離和非隔離兩類,。

  隔離和非隔離驅(qū)動(dòng)方式主要針對市電交流輸入而言。當(dāng)采用圖3a的非隔離方式時(shí),,建議工作在電流連續(xù)模式,;當(dāng)采用圖3b的隔離方式時(shí),建議變壓器工作在非連續(xù)方式(即每個(gè)周期結(jié)束時(shí),,變壓器無剩磁),,這樣可以保證每次開關(guān)周期,變壓器原邊傳送給副邊的能量相同(與電源電壓無關(guān)),。

  圖3b隔離方式為反激式電路結(jié)構(gòu),,當(dāng)Q1導(dǎo)通時(shí),原邊繞組電流增加,,副邊繞組無電流,,負(fù)載通過C2續(xù)流。當(dāng)Q1關(guān)斷時(shí),,副邊繞組導(dǎo)通,,變壓器存儲的能量通過副邊繞組釋放為負(fù)載。變壓器轉(zhuǎn)移功率P=1/2*Imax*Imax*L*Fosc,。采用這種隔離方式時(shí),,必須注意副邊不在環(huán)路控制中,,有可能出現(xiàn)大電流從而損害LED。使用時(shí)必須增加保護(hù)電路限流,。

  

  按照電源類別,,可以分成交流和直流兩類。

  當(dāng)交流市電作輸入時(shí),,只需要將電源電壓整形濾波后接入直流應(yīng)用電路,。

  基于AX2028的LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

  LED產(chǎn)品對其驅(qū)動(dòng)電源的要求包括:穩(wěn)定、可靠,、高效,、通用。AX2028是一款LED驅(qū)動(dòng)恒流控制芯片,,系統(tǒng)應(yīng)用電壓范圍為12VDC至600VDC,,占空比為0~100%,固定關(guān)斷時(shí)間工作模式,。它支持交流85V~265V輸入,,非隔離和隔離應(yīng)用方案。AX2028采用獨(dú)特的技術(shù)進(jìn)行恒流控制和補(bǔ)償方法,,使LED電流在交流85V~265V范圍內(nèi)變化小于±3%,。AX2028采用優(yōu)化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),使得系統(tǒng)效率高于92%,??蓮V泛應(yīng)用于E14、E27,、PAR30,、PAR38、GU10等燈杯和LED日光燈,。

  AX2028具有多重LED保護(hù)功能,,包括LED開路保護(hù)、LED短路保護(hù),、過溫保護(hù),。在系統(tǒng)故障出現(xiàn)的時(shí)候,電源系統(tǒng)進(jìn)入保護(hù)狀態(tài),,直到故障解除,,系統(tǒng)又重新進(jìn)入正常工作模式。

  在AX2028_TUBE_18W非隔離應(yīng)用設(shè)計(jì)(圖4)中,,LED光源陣列設(shè)計(jì)為0.06W白光LED(SMT或草帽燈)24個(gè)串聯(lián),、12串并聯(lián)的方案,驅(qū)動(dòng)288個(gè)小功率WLED,總功率為18W,。

  電路采用了EMI抑制電路,、整流濾波電路、填谷PFC電路,、AX2028恒流系統(tǒng)電路來驅(qū)動(dòng)LED工作,。

  

  AX2028_TUBE_12W簡化板應(yīng)用方案的性能指標(biāo)如下:

  寬電壓AC 85~265v;輸出 12串12并

  電流220MA±1MA(輸出電流可調(diào))

  電壓調(diào)整率:1%

  負(fù)載調(diào)整率:3%

  電源效率>88%

  PFC>0.92

  THD<45

  短路保護(hù)

  開路保護(hù),;空載輸出限壓<48V(限壓可調(diào))

  MOS溫升<20℃

  規(guī)格指標(biāo):

  單面PCB布局

  190mm*16mm*11mm,,適合T8、T10,、日光燈管

  不易導(dǎo)致器件虛焊,,貼片采用豎式排列

  無噪聲

  采用獨(dú)特電路結(jié)構(gòu),無閃爍

  高性價(jià)比

  對于非隔離的燈具,,其設(shè)計(jì)原理可延用上述LED日光燈應(yīng)用典型方案設(shè)計(jì)思路經(jīng)行選擇,,改變LED光源排列方式,則可以變換成各種不同形式的LED燈具,。針對各種LED燈具對驅(qū)動(dòng)電源的不同要求,,可以改變電源的輸出特性設(shè)計(jì)來滿足各不相同的需求,。AX2028可應(yīng)用于設(shè)計(jì)隔離與非隔離的球泡燈,、PAR燈、筒燈,、嵌燈,、洗墻燈、臺燈,、可控硅調(diào)光燈等LED光源燈具的驅(qū)動(dòng)電源,。

本文小結(jié)

  AX2028在設(shè)計(jì)上的重大改進(jìn)使得性能更趨完善,固定Toff工作模式,、高占空比,、高達(dá)92%的效率、高恒流精度等特性,,使其更適用于LED照明燈具的驅(qū)動(dòng)電源應(yīng)用,。

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