《電子技術(shù)應(yīng)用》
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采用升壓式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的高效率恒流LED驅(qū)動(dòng)器
摘要: 本文介紹了采用升壓式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的高效率恒流LED驅(qū)動(dòng)器,。該方案不僅小巧輕便,、成本低,、元件數(shù)量少,而且在整個(gè)工作電壓范圍內(nèi)的效率都非常高,。
Abstract:
Key words :

  一,、設(shè)計(jì)特色

  1、恒流輸出非常適合驅(qū)動(dòng)LED

  2,、高輸出電壓支持一個(gè)LED燈串,,這樣無(wú)需考慮LED之間分配電流

  3、在負(fù)載斷開(kāi),、短路和過(guò)熱情況下提供保護(hù)

  4,、在整個(gè)工作電壓范圍內(nèi)的效率都非常高(>80%)

  5、小巧輕便,、成本低,、元件數(shù)量少的設(shè)計(jì)方案

  6、無(wú)需變壓器—使用簡(jiǎn)單的單電感器

  7,、符合EN55022B傳導(dǎo)EMI限值

  二,、電路原理圖

圖1.用于驅(qū)動(dòng)LED陣列的554 V 11W恒流升壓式轉(zhuǎn)換器的電路圖



  三、工作原理分析

  圖1所示的電源在升壓式轉(zhuǎn)換器配置中采用了一個(gè)LinkSwitch-TN器件,,可以從554 VDC的單路正電壓(以中線(xiàn)輸入電壓為參考)提供20 mA的恒流,。該電源為單條LED燈串提供了理想的驅(qū)動(dòng)解決方案。

  可熔電阻RF1不僅在嚴(yán)重故障下提供保護(hù),,還可限制首次加電時(shí)產(chǎn)生的浪涌電流,。二極管D1用于對(duì)輸入AC電壓提供半波整流。電容C2,、C3和電感L2構(gòu)成一個(gè)π型濾波電路,,可降低傳導(dǎo)EMI。

  LNK306 (U1)導(dǎo)通后,,流經(jīng)輸入部分(由U1和升壓電感L1構(gòu)成)的電流將逐漸增大,。電感L1上的電壓等于C3 (Vin)上的整流和濾波電壓。這時(shí)電流的逐漸增大將使能量?jī)?chǔ)存在電感L1中,。

  U1關(guān)斷后,,為了維持相同的電感電流,L1的極性會(huì)發(fā)生反向,,D2被正向偏置,,電流流入C1和負(fù)載,。U1關(guān)斷后,L1上的電壓為輸出電壓與輸入電壓的電壓差,。從下圖可以看出該電壓與輸入電壓(C3上)形成串聯(lián),,因此這種配置可以使輸入電壓逐步升高(升壓式)。

  升壓二極管D2為高壓超快恢復(fù)型二極管,。C1充當(dāng)輸出濾波電容,。VR1、VR2和VR3用于在負(fù)載斷開(kāi)或開(kāi)環(huán)故障情況下將輸出電壓控制在600 V,。電容C5和電阻R2構(gòu)成RC緩沖吸收電路,,可降低由涉及D2的開(kāi)關(guān)期間造成的傳導(dǎo)EMI。

  電感L1是升壓電感,,其最小值可通過(guò)以下公式計(jì)算得出:

       其中,,Po為輸出功率,ILIM為最小限流點(diǎn),,F(xiàn)S(MIN)為U1的最小開(kāi)關(guān)頻率,。本設(shè)計(jì)使用了有現(xiàn)貨供應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)2200μH電感器。

  電阻R1充當(dāng)電流檢測(cè)電阻,,所形成的電壓由FB引腳實(shí)時(shí)檢測(cè),。通過(guò)一個(gè)開(kāi)關(guān)控制電路可以保持輸出穩(wěn)壓,這樣可以根據(jù)電壓變化和負(fù)載狀況使能和禁止(跳過(guò))開(kāi)關(guān)周期,。在每個(gè)導(dǎo)通周期開(kāi)始時(shí)對(duì)U1的反饋(FB)引腳進(jìn)行采樣,。如果流入FB引腳的電流超過(guò)49μA,將跳過(guò)該電流周期,。

  四,、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

  二極管D2選用超快恢復(fù)型二極管,反向恢復(fù)時(shí)間(tRR)為75 ns或更小,,反向峰值額定電壓超過(guò)VOUT,。為了降低U1導(dǎo)通時(shí)產(chǎn)生的D2反向恢復(fù)電流尖峰,,本設(shè)計(jì)在非連續(xù)導(dǎo)通模式下工作,。
可熔電阻RF1應(yīng)為繞線(xiàn)式阻燃電阻,這樣才能在電流浪涌和差模浪涌情況下對(duì)電路提供保護(hù),。
通過(guò)采用AC輸入全波整流,,可大幅降低電容C2和C3的值。電容C4為U1的旁路電容,,應(yīng)放置在靠近其源極引腳和BP引腳的地方,。

  根據(jù)輸出紋波電流要求選擇輸出電容C1。如果VRIPPLE為所需紋波電壓,,那么輸出電容可通過(guò)以下公式計(jì)算得出:



  其中,,Lmax電感的最大值(電感器的容差系數(shù)),,I lim的最大限流點(diǎn),Vout為輸出電壓,。

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