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    14W高效率LED驅動器電源設計

    發布時間:2011-09-27

    中心議題: 解決方案
    • LED陣列和外殼應與用戶安全地隔離開
     

    一、設計特色


    1、作環境溫度高(75度)

    2、高能效

    3、合EU CoC/CEC 2008/能源之星2.0要求,帶載模式效率高(可達86%,要求為79.6%);在265  VAC輸入時的空載輸入功率< 250 mW,要求為300 mW

    4、滯過熱關斷保護

    5、載斷開保護

    6、足EN55015B傳導EMI限制,EMI裕量>8 dB微伏

    二、工作原理


    圖1所示為一個典型的20 V、14 W恒壓(CV)、恒流(CV)輸出的電源電路。LED陣列的光輸出量與所流經的電流量成正比。因此,LED驅動器應具有恒流輸出,而不是恒壓輸出。在本設計中,DC輸出未與AC輸入隔離,因而LED陣列和外殼應與用戶安全地隔離開來。
    AC輸入由BR1、C1和C2進行整流和濾波。電感L1與C1和C2一起構成一個π形濾波器,并提供EMI濾波。保險絲F1在發生嚴重故障時提供保護。為使電源在空載下正常工作而不受損壞,使用齊納二極管VR2進行恒壓調整并使電壓保持在約21 V。

    通過檢測電流檢測電阻R7上的壓降來實現恒流特性。并聯穩壓器IC U3與R9、R8和R8A一起來在運算放大器U2的反向輸入端生成0.07 V的精確電壓參考。達到設定電流時,R7上的電壓將超過參考電壓,這樣會使運算放大器的輸出增大。此時會正向偏置D4,驅動Q1的基極,進而將電流從U1的EN/UV引腳拉出。電容C7和電阻R11提供環路補償。使用運算放大器的限流方式使電流采樣電壓最小化,從而降低了損耗,使效率最高。
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    只要EN/UV引腳拉出的電流超過115 μA,U1中的MOSFET都會以逐周期的方式被禁止(開/關控制)。通過調整使能與禁止開關周期的比例,反饋環路可以調節輸出電壓或電流。開/關控制方式同時優化了不同負載情況下的轉換器效率,使之符合能效標準。

    由于環境溫度高,U1將在降低的電流限流點模式下進行工作。這樣可以提高電源的整體效率并改善其散熱性能。初級箝位(D1、VR1、C3及R3)將最大峰值漏極電壓控制在內部
    MOSFET的700 V BVDSS擊穿電壓之下。電阻R23減小高頻漏感振蕩,從而降低EMI。次級側的輸出通過二極管D2、D3和C6進行整流和濾波。

    三、設計要點

    1、要選擇快速二極管而不能選擇超快二極管,通過恢復部分漏感能量來提高效率。

    2、容C3用于改善EMI性能。

    3、擇電阻R10,用于在最低輸出電壓為6 V時向U3提供1 mA的供電電流。

    4、U1可選電流限流點允許對電流限流點和器件大小進行優化選擇,以適應環境溫度。例如,為了降低耗散,可以通過將C3從1μF更改為0.1 μF來在相同設計中使用TNY280GN器件。或者,在散熱性能較高的環境中,可以通過將C3從1μF更改為10μF來使用TNY278GN器件。

    5、源在LED燈串電壓介于6 V至20 V之間時均可正確工作。但由于輸出電流恒定不變,燈串電壓越低,輸出功率就越低。
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