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一种省去电解电容优化LED驱动电路的规划

针对现有LED驱动电路存在电解电容限制寿命的不足,提出了一种无电解电容的LED驱动电路的设计方法。该方法采用Panasonic松下MIP553内置PFC可调光LED驱动电路的芯片,与外部非隔离底边斩波

  针对现有LED驱动电路存在电解电容约束寿数的缺乏,提出了一种无电解电容的LED驱动电路的规划办法。该办法选用Panasonic松下MIP553内置PFC可调光LED驱动电路的芯片,与外部非阻隔底边斩波电路组成作为根本的电路结构,输出安稳的电流用以满意LED作业的需求。一起规划维护电路来维护负载。试验成果表明,操控器芯片能安稳作业,而且能够完成27V的恒压输出和350mA的恒流输出。

  LED(发光二极管)以其节能、环保、高亮度、长寿数等许多长处成为新一代的绿色照明光源。跟着LED照明技能的日渐老练,它终将用于日子的各个方面,并成为照明光源的新宠。可是,高功率、低本钱、高功率因数和长寿数的驱动电源是LED灯发光质量和全体功用的要害。

  现在市面上代替一般灯泡的LED灯是白炽灯泡寿数的约40倍,相当于4万小时。因为LED是直流电流驱动零件,经过流过的电流,直接将电能转变为光能,因而也称为光电转换器。因为不存在冲突、机械损耗,所以在节能方面比一般的光源的功率高。可是,当AC电源接通时,一般是运用整流零件和滑润回路的直流安稳化电源,该滑润回路中必要的电解电容会因周围的温度及本身的发热而上升10℃,而导致寿数折半所以电解电容阻止了LED照明用具的寿数。

  为了进步驱动电源的寿数、简化电路、降低本钱以及进步功率密度,有必要去掉电解电容,为此文中提出一种无电解电容的高亮度LED驱动电源。

  1 LED电源的根本作业原理

  选用BUCK变换器、IPD操控完成开关电源,输出安稳的电流和电压,驱动LED灯。电路的整体框图如图1所示。

  主电路部分,在市电之后紧接着接了一个滤波器,它的效果是滤除电源中的高次谐波以及电源中的浪涌,使得操控电路受电源的搅扰小。输入整流部分选用一体式的整流桥,经过二极管的单导游通的特性将电平在零点上下起浮的沟通电转换为单向的脉动的直流电,再在滤波电容和电感的效果下,输出直流电压。经过MIP553和BUCK电路的调理和操控后输出供LED运用的电压。

  2 LED电源的详细规划

  2.1 输入电路的规划

  为了延伸LED驱动电源的运用寿数,使之与LED相匹配,有必要要去除电路中的电解电容

  电路的规划目标为:输入沟通电压Vm:198—264VAC/50Hz;输出电压Vo:27VDC;输出电流Io:0.35A。

  输入电路包含噪声滤波设备、安全保险设备以及输入整流设备,如图2所示。

  噪声滤波设备首要由电容C1/C2/C3和电感L1组成,其效果是在小于1MHz的频段内,能够削减电磁搅扰(EMI)。此设备也能够链接在AC沟通之后,整流设备之前,其滤波效果是相同的。安全保险设备由保险丝和ZNR1组成,保险丝首要避免有损害电路的尖峰电流发生的时分敏捷堵截电路以维护负载;ZNR1是浪涌吸收器,关于来自输入端的静电和浪涌进行吸收,以此来维护后边的电路。输入整流设备,是将沟通电转换成直流电,输入整流桥的挑选:整流桥二极管的电压应力为:

  考虑裕量,选用TSC GBL205(VR=600V,IFAN=1A)。

  2.2 输出电路的规划

  输出电路由根本的BUCK电路和一个稳压二极管DD1组成。如图3所示。

  2.2.1 BUCK变换器及其优势

  Buck变换器又称为降压变换器、串联开关稳压器、三端开关型降压稳压器,是一种输出电压等于或小于输入电压的单管非阻隔DC/DC变换器

  作业中的输入电流is,在开关闭合时,is>0;在开关翻开时,is=0,故is是脉动的,但输出电流io在电感、二极管、电容的效果下却是接连的、平稳的。特别适合为LED供给作业电流。

  FRD1的挑选规范:额定电流大于2倍的输出电流,额定电压大于输入电压,其反向恢复时间也要在100ns以内,考虑裕量,FRD1的参数为:15A,600V,trr=50ns。用相似的办法挑选T1和Cout,那么其参数分别为:T1:680μH;Cout:1μF,50V。

  2.2.2 稳压二极管DD1

  在低输入电压的某范围内,若没有像DD1的这种反向设备,那么在开关关断的瞬间将会有反向电流流过IPD,而IPD是不允许有这种电流的,因为这种反向电流将会导致IPD的损坏。

  DD1所遭到的各应力:IDD>2·Io=2×0.35=0.7A,UDD>Uo,反向恢复时间trr<100ns。考虑裕量,其挑选的参数为:3A/60V/75ns。

  2.2.3 维护电路

  MIP553内置过压、过流、过热、LED短路的维护电路,但并无LED开路时维护电路的规划。LED开路时的维护电路的思维首要有稳压二极管维护、三极管维护、偏压线圈维护等,考虑到本钱和结构,文中挑选具有稳压二极管的维护电路。其电路图如图3所示。当LED开路时,输出电压上升,若输出电路有稳压二极管的维护电路,那么稳压二极管将LED的电压嵌位在二极管的压降之下,这样就能避免输出电容的破坏。

  2.3 操控电路的规划

  操控电路由MIP553及其外围电路组成,如图4所示。

  MIP553芯片完成宽电压85~277V/AC输入,内置MOS,结构简略、安稳,可不需求电解%&&&&&%,支撑阻隔或非阻隔计划,单电源输出功率6~30W,安稳电流输出<1A。电源具有过压、过流、过热维护功用,安全安稳性高,体积小,发热量低,电源功率≥80%,功率因数≥95%,THD<20%。

  MIP553的漏极电流由引脚CL和EX操控,因而衔接这两个引脚的电阻RCL、REX的设置将直接影响漏极电流的巨细。最大漏极电流可由REX来确认,考虑到这个最大漏极电流要流经LED,因而设置参阅值时应该留意。

  REX=(VDD(ON)-VEXH)/IEX=(6.5-2.8)/103=36kΩ (3)

  其间,假定输入电压100V,输出电压28V,电流:400mA,最大漏极电流设为1.0A。

  CVDD、CEX、CCL的效果是安稳MIP553的运转、按捺外部噪声。因而,其值要挑选妥当。CVDD,安稳VDD的电压、按捺LED的闪耀,特性不受温度影响、不发生额定的噪声,参阅规范值为1~10μF之间;CEX,按捺外部噪声进入EX引脚,其参阅规范值在470~1000pF之间;CCL,按捺外部噪声进入CL引脚,假如其值太大的话,那么pF值将会遭到严峻的影响,因而其值应小于1000pF。

  2.4 仿真成果

  使用Multisim对电路进行仿真,得到的成果如图5所示。

  从图5中能够看出,输出电压安稳在27V,电流安稳在0-35A,契合规划要求。

  3 LED电源的应战

  LED作为新式的电光源,在制造大型发光立体字和发光标识中有着显着的优势,其操控电压低,本钱低,可靠性高。尽管LED产品在国内外商场有着愈演愈烈的发展趋势,可是LED照明毕竟是新式的工业,现在还没有广泛的遍及,因而LED驱动电源不可避免的在各方面存在着应战:首要,因为LED的正向电压会跟着电流和温度而改变,其“色点”也会跟着电流和温度而漂移,为了确保LED的正常作业,就要求其驱动器不管在输入条件和正向电压怎么改变的情况下都要约束电流。其次,假如需求LED调光,一般选用的是脉宽调制调光技能,典型的PWM频率是1~3kHz。最终,LED驱动电路的功率处理才能有必要足够,且功用强固,能够接受多种毛病条件,易于完成。

  4 结束语

  LED是一种节能、高效、环保的绿色照明,对它的驱动电路研讨非常重要。文中介绍了使用MIP553进行规划的LED驱动电源,并经过仿真证明了其输出电流的安稳性,有很好的使用远景。

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