转换率83%以上的“长寿”大功率led电源设计

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1、转换率83%以上的“长寿”大功率LED电源设计【大比特导读】本文设计了一种LED光源驱动电路，介绍了设计原理和方法，采用电压和电流双环反馈，能够输出恒定的电压和电流，并11具冇开环保护负载的功能，能有效提高LED光源的使用寿命。作为新兴的光源，我们可以明显的看到在同样亮度下LED光源耗电量仅为普通白炽灯的十分之一，而寿命却可以延长100倍。但其寿命很大程度上决定于驱动电源，因此-种可靠的、转换效率高的、寿命长的LED驱动屯源对于LED光源至关重要。本文设计了一种LED光源驱动电路，介绍了设计原理和方法，采用电压和电流双环反馈，能够输出恒定的屯压和电流，并且具有开环保护负载的功能，能有效提高LE

2、D光源的使用寿命。1芯片介绍木设计采用TNY279电源芯片作为开关电源的控制芯片，TNY279电源芯片在一个器件上集成了一个700V高压MOSFET开关和一个电源控制器，与普通的PWM控制器不同，它使用简单的开/关控制方式来稳定输出电压。控制器包括一个振荡器、使能电路、限流状态调节器、5.8V稳压器、欠电压即过电压电路、限流选择电路、过热保护、电流限流保护、前沿消隐电路。该芯片具有自动重启、自动调整开关周期导通时间及频率抖动等功能。2电路的工作原理分析电源的核心部分采用反激式变换器，结构简单，易于实现。整体设计电路图如图lo图1电源整体设计电路2.1输入整流滤波电路考虑到成本、体积等因索，改善

3、谐波采用无源功率因数校正电路，主耍是通过改善输入整流滤波电容的导通角方式来实现。具体方法是在交流进线端和整流桥之间串联电感,如图1所示Cl、C2、I」、L2组成一个n型电磁干扰滤波器，并使用填谷电路填平电路，减小总谐波失真。填谷电路rflDl、D2、、D3、C3、C4、R3组成，限制50Hz交流电流的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M0SFET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控制在安全值范围以内。齐纳二极管箝位及并联RC的结合使用不但优化了EMI,而11更有效率。2.2高频变压

4、器设计TNY279完全可以自供电的，但是使用偏置绕组，可以实现输出过压保护，在反馈岀现开环故障吋能够保护负载，有效地减少对LED光源的产生的损害，在本设计中采用偏置绕组，如图1,同时可由更低的偏置电压向芯片供电，抑制了内部高压屯流源供屯，在空载时功耗可降低到40MW以下。Y电容可降低电磁干扰。2.3反馈电路设计次级采用恒流恒压双环控制。NCS1002是一款恒流恒压次级端控制器。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。OutpuilInpul.lVCCOnIpu12图2NCS1002芯片内部结构电压基准和运放1是电压控制环路的核心。运放2则是一个独立运放，用于电流控制。在

5、木设计屮，电压控制环路用于保证输出电压的稳定，电流反馈控制环路检测LED平均电流，即电路屮R17上的电流，将其转换成电压和2.5V基准比较，并将误差反馈到TNY279中来调整导通。具体的工作原理是：NCS1002调节输出的电压值，当输岀电压超过设定电压值吋，电流流向光耦LED,从而下拉光耦中品体管的电流。当电流超过TNY279的使能引脚的阈值电流时，将抑制下一个周期，当下降的电压小于反馈阈值时，会使能一个开关周期，通过调节使能周期的数量，对输出电压进行调节，同样，当通过检测到R16上的电流即输出电流大于设定的值时，电流通过另一个二极管下拉光耦LED中品体管的电流，达到抑制TNY279的下一个周

6、期的目的，当输出电流小于设定电流时会使能一个开关周期，通过这样的反馈调节机制，能使得输出的电压和电流都处于稳定的状态。当反馈电路出现故障时，即在开环故障吋，偏置电压超过D9与旁路/多功能引脚电压时,电流流向BP/M引脚。当此电流超过ISD(关断电流)时TNY279的内部锁存关断屯路将被激活，从而保护负载。由于使用了偏置绕组将屯流送入BP/M引脚，抑制了内部高电压电流源，这样的连接方式将265VAC输入时的空载功耗降低到40MW有效的降低功耗。3电路的参数3.1输入输出参数输入电压(AC)：85〜265V频率：50Hz输出电压：12V输出电流:1.67A输出功率：20W3.2变压器参数计算在最低

7、电网电压为85V吋，最小的宜流输入电压VMTN,可通过下式计算：式屮，ACMIN,PKV是最小输入电压的峰值，WIN是电容的放电能量，其中：放电能量INW等于需要的峰值输出功率OPKP和放电时间/2tLT的乘积:POPK/Ty、n2式中，Ct为整流二极管的导通吋间，假设为3ms,LT为20ms,n为转换效率。计算得TNV大约为88V。在设计变压器时，考虑到开关电源在整个范围内其磁通是不连续的。在最