一種離線式LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)方案

　　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(chǎng)前景。市場(chǎng)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(lèi)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(guò)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(guò)選擇恰當(dāng)?shù)南蘖麟娮鑱?lái)設(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(chǎng)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(lèi)(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(zhǎng) = (Vin–Vo) * Ton /ΔI ，圖1b中的電感計(jì)算式為L(zhǎng)＝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(wú)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(lèi)。

　　隔離和非隔離驅(qū)動(dòng)方式主要針對(duì)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(wú)剩磁)，這樣可以保證每次開(kāi)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(wú)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(wú)電流，負(fù)載通過(guò)C2續(xù)流。當(dāng)Q1關(guān)斷時(shí)，副邊繞組導(dǎo)通，變壓器存儲(chǔ)的能量通過(guò)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(lèi)別，可以分成交流和直流兩類(lèi)。

　　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(duì)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(kāi)路保護(hù)、LED短路保護(hù)、過(guò)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(lái)驅(qū)動(dòng)LED工作。

　　AX2028_TUBE_12W簡(jiǎn)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(kāi)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(wú)噪聲

　　采用獨(dú)特電路結(jié)構(gòu)，無(wú)閃爍

　　高性?xún)r(jià)比

　　對(duì)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(duì)各種LED燈具對(duì)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(lái)滿(mǎn)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(tái)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。