LED光源作为一种新式绿色光源,因为其具有耗电量低、寿数长、反响速度快、高效节能等长处,已被越来越广泛的运用。在相同亮度下,LED 光源耗电量仅为一般白炽灯的十分之一,而寿数却可以延伸100 倍。但其寿数很大程度上决定于驱动电源,因而一种牢靠的、转化功率高的、寿数长的LED 驱动电源关于LED 光源至关重要。
本文规划了一种LED 光源驱动电路,介绍了规划原理和办法,选用电压和电流双环反应,可以输出安稳的电压和电流,并且具有开环维护负载的功用,能有用进步LED 光源的运用寿数。
1 芯片介绍
本规划选用TNY279 电源芯片作为开关电源的操控芯片,TNY279 电源芯片在一个器材上集成了一个700V 高压MOSFET 开关和一个电源操控器,与一般的PWM 操控器不同,它运用简略的开/关操控办法来安稳输出电压。操控器包含一个振荡器、使能电路、限流状况调理器、5.8V 稳压器、欠电压即过电压电路、限流挑选电路、过热维护、电流限流维护、前沿消隐电路。该芯片具有主动重启、主动调整开关周期导通时刻及频率颤动等功用。
2 电路的作业原理剖析
电源的中心部分选用反激式变换器,结构简略,易于完成。全体规划电路图如图1。
图1 电源全体规划电路
2.1 输入整流滤波电路
考虑到本钱、体积等要素,改进谐波选用无源功率因数校对电路,主要是经过改进输入整流滤波电容的导通角办法来完成。详细办法是在沟通进线端和整流桥之间串联电感,如图1 所示C1、C2、L1、L2 组成一个π 型电磁搅扰滤波器,并运用填谷电路填平电路,减小总谐波失真。填谷电路由D1、D2、、D3、C3、C4、R3 组成,约束50Hz 沟通电流的3 次谐波和5 次谐波。
经整流及滤波的直流输入电压被加到T1 的初级绕组上。U1(TNY279)中集成的MOSFET 驱动变压器初级的另一侧。二极管D4、C5、R6 组成钳位电路,将漏极的漏感关断电压尖峰操控在安全值规模以内。齐纳二极管箝位及并联RC 的结合运用不光优化了EMI,并且更有用率。
2.2 高频变压器规划
TNY279 完全可以自供电的,可是运用偏置绕组,可以完成输出过压维护,在反应呈现开环毛病时可以维护负载,有用地削减对LED 光源的发生的危害,在本规划中选用偏置绕组,如图1,一起可由更低的偏置电压向芯片供电,按捺了内部高压电流源供电,在空载时功耗可下降到40MW 以下。Y 电容可下降电磁搅扰。 2.3 反应电路规划
次级选用恒流恒压双环操控。NCS1002 是一款恒流恒压次级端操控器。如图2 所示,它的内部集成了一个2.5V 的基准和两个高精度的运放。
图2 NCS1002 芯片内部结构
电压基准和运放1 是电压操控环路的中心。运放2 则是一个独立运放,用于电流操控。在本规划中,电压操控环路用于确保输出电压的安稳,电流反应操控环路检测LED 均匀电流,即电路中R17 上的电流,将其转化成电压和2.5V基准比较,并将差错反应到TNY279 中来调整导通。
详细的作业原理是:NCS1002 调理输出的电压值,当输出电压超越设定电压值时,电流流向光耦LED,然后下拉光耦中晶体管的电流。当电流超越TNY279 的使能引脚的阈值电流时,将按捺下一个周期,当下降的电压小于反应阈值时,会使能一个开关周期,经过调理使能周期的数量,对输出电压进行调理,相同,当经过检测到R16上的电流即输出电流大于设定的值时,电流经过另一个二极管下拉光耦LED 中晶体管的电流,到达按捺TNY279 的下一个周期的意图,当输出电流小于设定电流时会使能一个开关周期,经过这样的反应调理机制,能使得输出的电压和电流都处于安稳的状况。
当反应电路呈现毛病时,即在开环毛病时,偏置电压超越D9 与旁路/多功用引脚电压时,电流流向BP/M 引脚。当此电流超越ISD(关断电流)时TNY279 的内部锁存关断电路将被激活,然后维护负载。因为运用了偏置绕组将电流送入BP/M引脚,按捺了内部高电压电流源,这样的衔接办法将265VAC 输入时的空载功耗下降到40MW有用的降低功耗。
3 电路的参数
3.1 输入输出参数
输入电压(AC): 85~265 V
频率:50Hz
输出电压: 12V
输出电流:1.67A
输出功率:20W
3.2变压器参数核算
在最低电网电压为85V 时,最小的直流输入电压V MIN ,可经过下式核算:
式中,ACMIN ,PK V 是最小输入电压的峰值,W IN 是%&&&&&%的放电能量,其间:
放电能量IN W 等于需求的峰值输出功率OPK P 和放电时刻/ 2tLT的乘积:
式中, c t 为整流二极管的导通时刻,假设为3 ms,L T 为20 ms,η 为转化功率。核算得IN V 大约为88 V。 在规划变压器时,考虑到开关电源在整个规模内其磁通是不接连的。在最小输入电压时的最大占空比为 DMAX = 0.5。
初级感应电动势R V 是经过初级线圈的次级电压的感应值,可以由下式核算:
VDS可以疏忽,则VR=88V。
初级电流的最大峰值PKMAX I 和最大输出功率POMAX 成正比:
可核算得IPKMAX =1.16A。
初级电感L1的核算。初级电感可以由回扫变压器的能量方程确认:
开关频率大约132 kHz,所以核算得L1 = 891μH。 在不接连形式下,磁芯最大磁通密度一般受磁芯损耗的约束,为了使磁芯损耗保持在可接受的规模内,关于本规划选用EF25 的磁芯,挑选BMAX= 0.4 特斯拉来核算初级线圈的匝数N1。
式中, MIN A 是磁芯的最小横截面积。关于EF25,AMIN = 52.5 mm2,N1 = 85。
相同依据规划要求核算得:
次级N2 = 8,选用两个并联绕组;偏置绕组N3 = 9,选用两个并联绕组。
3.3变压器的绕制
如图3 所示是变压的初级、次级和偏置绕组的绕制示意图。
初级绕组以引脚2 作为开始引脚,绕85 圈(x1 线),在2 层中从左向右。 在第1 层完毕时,持续从右向左绕下一层。在最终一层上,使绕组均匀分布在整个骨架上。 以引脚1 作为完毕引脚,增加1 层胶带以进行绝缘。
偏置绕组以引脚4 作为开始引脚,绕9 圈(x 2线)。沿与初级绕组相同的旋转方向进行绕制。使绕组均匀分布在整个骨架上。 以引脚3 作为完毕引脚,增加3 层胶带以进行绝缘。
次级绕组以引脚7 作为开始引脚,绕8 圈(x 2线)。 使绕组均匀分布在整个骨架上。沿与初级绕组相同的旋转方向进行绕制。以引脚6 作为完毕引脚,增加2 层胶带以进行绝缘。
4 定论
规划了一种根据TNY279 的大功率LED驱动电源电路,剖析了其作业原理和规划办法,反应环节选用恒压恒流双环的规划,确保输出电压和输出电流的安稳,一起在开环毛病下可以主动封闭,维护负载,有用的削减了对LED 光源的危害,进步LED 的运用寿数。一起转化功率也在83%以上,并满意国际标准中对谐波含量的要求。经验证电路可以输出预期的作用。