小功率LED驅(qū)動(dòng)電源技術(shù)拓?fù)浞桨?/h1>
隨著全球各國日益注重節(jié)能減排的要求， LED作為新光源以其高效節(jié)能越來越得到廣泛的應(yīng)用。下面主要介紹關(guān)于小功率段1-30W之間的LED驅(qū)動(dòng)應(yīng)用非隔離技術(shù)方面的介紹。
本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/175936.htm 一 阻容降壓：
1. 阻容降壓的原理和應(yīng)用：
電容降壓實(shí)際上是利用容抗限流， 而電容器實(shí)際上起到一個(gè)限制電流和動(dòng)態(tài)分配電容器和負(fù)載兩端電壓的角色。
2. 采用電容降壓時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
根據(jù)負(fù)載的電流大小和交流電的工作頻率選取適當(dāng)?shù)碾娙荩?而不是依據(jù)負(fù)載的電壓和功率， 限流電容必須采用無極性電容， 不能采用電解電容。而且電容的耐壓須在400V以上， 最理想的電容為聚丙烯金屬薄膜電容。 電容降壓不能用于大功率條件， 一般用于5W以下小功率應(yīng)用場(chǎng)合， 電容降壓不適合動(dòng)態(tài)負(fù)載條件， 電容降壓不適合容性和感性負(fù)載， 在LED電源的驅(qū)動(dòng)方面應(yīng)用上適合單電壓應(yīng)用。
3. 阻容降壓式簡(jiǎn)易電源的基本電路如（圖1）
圖1.
C1為降壓電容器， D1, 2, 3, 4為橋式整流二極管， ZD1是穩(wěn)壓二極管， R1為關(guān)斷電源后C1的電荷泄放電阻。
4. 器件選擇
電路設(shè)計(jì)時(shí)， 應(yīng)先測(cè)定負(fù)載電流的準(zhǔn)確值， 然后參考示例來選擇降壓電容器的容量。因?yàn)橥ㄟ^降壓電容C1向負(fù)載提供的電流Io, 實(shí)際上是流過C1的充放電電流Ic.C1容量越大， 容抗Xc越小， 則流經(jīng)C1的充、放電電流越大。當(dāng)負(fù)載電流Io小于C1的充放電電流時(shí)， 多余的電流就會(huì)流過穩(wěn)壓管， 若穩(wěn)壓管的最大允許電流Idmax小于Ic-Io時(shí)易造成穩(wěn)壓管燒毀。為保證C1可靠工作， 其耐壓選擇應(yīng)大于兩倍的電源電壓。泄放電阻R1的選擇必須保證在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)泄放掉C1上的電荷。
5. 實(shí)際參數(shù)計(jì)算方法：
已知C1為0.33μF, 交流輸入為220V/50Hz, 求電路能供給負(fù)載的最大電流。
C1在電路中的容抗Xc為：
Xc=1 /（2 πf C）= 1/（2*3.14*50*0.33*10-6）= 9.65K
流過電容器C1的充電電流（Ic）為：
Ic = U / Xc = 220 / 9.65 = 22mA.
二 線性驅(qū)動(dòng)電路：
1. 典型的電路如（圖2）
圖2
2. 工作原理：
R3為恒流電阻， 利用R3的壓降來控制TL432的開關(guān)， 在利用432的開關(guān)來控制Q1的導(dǎo)通從而達(dá)到輸出恒流的目的， 選擇432的目的是利用432基準(zhǔn)為1.21V來降低在R3上的損耗。電流恒流值之為1.21/R3, R1選擇根據(jù)Q1的放大倍數(shù)來選取。
3. 應(yīng)用場(chǎng)合注意事項(xiàng)：
此電路建議應(yīng)用在單電壓輸入， 輸出電流小電流的LED電源驅(qū)動(dòng)上， 比如球泡燈， T管等， 一般建議輸出電流在100mA下。同時(shí)輸出電壓越接近輸入會(huì)比較好， 這樣避免Q1的的壓降過大而造成損耗過大， 效率較低， 因此LED的使用也最好串聯(lián)使用。
三 恒流二極管驅(qū)動(dòng)電路
1. 典型的電路如（圖3, 圖4）
圖3
圖4
2. 工作原理
理想的恒流源是一種內(nèi)阻為無窮大的器件， 不論其兩端電壓為何值， 其流經(jīng)的電流永遠(yuǎn)不變。當(dāng)然這種器件是不可能存在的。實(shí)際的恒流二極管相當(dāng)于一個(gè)在一定工作電壓范圍內(nèi) 例如25-100V其電流恒定為某一值例如20mA.其等效電路如圖5所示
圖5
其內(nèi)阻為Z, 并聯(lián)的電容大約為4-10pF.其典型的伏安特性如圖六所示。
圖6
它在某一個(gè)電壓范圍內(nèi)有一段恒流區(qū)間， 在這個(gè)區(qū)間， 流經(jīng)的電流幾乎不變， VL為到達(dá)IL的電壓值， IL大約為0.8Ip.
3. 應(yīng)用注意事項(xiàng)
由于恒流二極管需要一定的電壓Vk才能夠進(jìn)入恒流， 所以太低的電源電壓是無法工作的。通常這個(gè)Vk大約在5-10V左右 所以大多數(shù)采用電池供電的LED是無法工作的， 最大電流由于恒流二極管的功耗受到限制， 所以過大的電流也是不合適的。例如1W的LED通常需要350mA, 恒流二極管就很難提供， 目前比較合適的使用場(chǎng)合就是交流市電供電的LED燈具采用很多小功率LED串聯(lián)也就是高壓小電流的情況是最為合適；但是由于恒流二極管的耐壓有一定的限制 所以它所能吸收的電源電壓變化也是有限的。就拿100V耐壓的CRD來說用在220V市電電源里都還只能對(duì)付有限的電壓變化。220V經(jīng)過橋式整流以后它的輸出直流電壓大約為264V.如果市電變化+10% ~-15%就相當(dāng)于整流后為290~187V, 電壓變化103V.已經(jīng)超過其耐壓了。因?yàn)長(zhǎng)ED伏安特性的非線性 所以很難用公式來表示?？傊?dāng)市電電壓降低時(shí)LED中的電流就會(huì)隨市電電壓的降低而降低。其亮度也會(huì)跟著變。 典型應(yīng)用電路中圖3為典型的應(yīng)用電路， 圖4為加了阻容降壓的應(yīng)用電路為了應(yīng)對(duì)低電壓的輸出場(chǎng)合。
四 采用單極PFC的Buck電路
隨著目前法規(guī)和能效的需求， 針對(duì)LED應(yīng)用提出高PF以及適應(yīng)全電壓范圍都能可靠工作的要求， 并且朝小型化方面發(fā)展， 因此之前的填谷式的PFC電路也需要增加兩個(gè)高壓電容因體積的限制不太適合應(yīng)用。有鑒如此， 國內(nèi)外很多廠商都推出了適應(yīng)球泡燈和T管之類的非隔離電源應(yīng)用驅(qū)動(dòng)方案， 下面就以通嘉科技的LD7832做為典型介紹。
1. LD7832介紹
LD7832是一款應(yīng)用在Buck電路中采用TM模式控制的高PF值LED驅(qū)動(dòng)控制芯片， 應(yīng)用外圍元件少最大限度的減少了PCB尺寸， 保護(hù)功能齊全， 滿足各項(xiàng)功能測(cè)試和可靠性應(yīng)用測(cè)試的要求， 設(shè)計(jì)調(diào)試相當(dāng)簡(jiǎn)單， 最大限度的滿足客戶要求快速設(shè)計(jì)上線量產(chǎn)并滿足法規(guī)的需求， 適合在30W以下球泡燈， T管等產(chǎn)品應(yīng)用， 為了適應(yīng)不同需要， LD7832有外置MOS和內(nèi)置MOS（2A）不同的版本供選擇。
2. 特點(diǎn) 內(nèi)置600V高壓?jiǎn)?dòng)電路
高PFC功能控制器
高效過渡模式控制
低成本設(shè)計(jì)應(yīng)用外圍零件最少
電流調(diào)整精度高
寬范圍 UVLO （17V開， 8V 關(guān)）
Vcc 過電壓保護(hù)功能
ZCD欠壓保護(hù)功能
Cs短路保護(hù)功能
環(huán)路開路保護(hù)功能
IC內(nèi)部OTP保護(hù)功能（針對(duì)集成MOS IC）
250mA/-500mA驅(qū)動(dòng)能力
3. 工作原理
LD7832是采用電壓模式控制在邊界條件下工作的固定開通時(shí)間的PFC控制器， 利用IC的Comp電壓和IC內(nèi)部的Ramp信號(hào)做比較來決定MOS的開通時(shí)間。工作原理波形如下圖7.
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隨著全球各國日益注重節(jié)能減排的要求， LED作為新光源以其高效節(jié)能越來越得到廣泛的應(yīng)用。下面主要介紹關(guān)于小功率段1-30W之間的LED驅(qū)動(dòng)應(yīng)用非隔離技術(shù)方面的介紹。 一 阻容降壓： 1. 阻容降壓的原理和應(yīng)用： 電容降壓實(shí)際上是利用容抗限流， 而電容器實(shí)際上起到一個(gè)限制電流和動(dòng)態(tài)分配電容器和負(fù)載兩端電壓的角色。 2. 采用電容降壓時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 根據(jù)負(fù)載的電流大小和交流電的工作頻率選取適當(dāng)?shù)碾娙荩?而不是依據(jù)負(fù)載的電壓和功率， 限流電容必須采用無極性電容， 不能采用電解電容。而且電容的耐壓須在400V以上， 最理想的電容為聚丙烯金屬薄膜電容。 電容降壓不能用于大功率條件， 一般用于5W以下小功率應(yīng)用場(chǎng)合， 電容降壓不適合動(dòng)態(tài)負(fù)載條件， 電容降壓不適合容性和感性負(fù)載， 在LED電源的驅(qū)動(dòng)方面應(yīng)用上適合單電壓應(yīng)用。 3. 阻容降壓式簡(jiǎn)易電源的基本電路如（圖1） 圖1. C1為降壓電容器， D1, 2, 3, 4為橋式整流二極管， ZD1是穩(wěn)壓二極管， R1為關(guān)斷電源后C1的電荷泄放電阻。 4. 器件選擇 電路設(shè)計(jì)時(shí)， 應(yīng)先測(cè)定負(fù)載電流的準(zhǔn)確值， 然后參考示例來選擇降壓電容器的容量。因?yàn)橥ㄟ^降壓電容C1向負(fù)載提供的電流Io, 實(shí)際上是流過C1的充放電電流Ic.C1容量越大， 容抗Xc越小， 則流經(jīng)C1的充、放電電流越大。當(dāng)負(fù)載電流Io小于C1的充放電電流時(shí)， 多余的電流就會(huì)流過穩(wěn)壓管， 若穩(wěn)壓管的最大允許電流Idmax小于Ic-Io時(shí)易造成穩(wěn)壓管燒毀。為保證C1可靠工作， 其耐壓選擇應(yīng)大于兩倍的電源電壓。泄放電阻R1的選擇必須保證在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)泄放掉C1上的電荷。 5. 實(shí)際參數(shù)計(jì)算方法： 已知C1為0.33μF, 交流輸入為220V/50Hz, 求電路能供給負(fù)載的最大電流。 C1在電路中的容抗Xc為： Xc=1 /（2 πf C）= 1/（2*3.14*50*0.33*10-6）= 9.65K 流過電容器C1的充電電流（Ic）為： Ic = U / Xc = 220 / 9.65 = 22mA. 二 線性驅(qū)動(dòng)電路： 1. 典型的電路如（圖2） 圖2 2. 工作原理： R3為恒流電阻， 利用R3的壓降來控制TL432的開關(guān)， 在利用432的開關(guān)來控制Q1的導(dǎo)通從而達(dá)到輸出恒流的目的， 選擇432的目的是利用432基準(zhǔn)為1.21V來降低在R3上的損耗。電流恒流值之為1.21/R3, R1選擇根據(jù)Q1的放大倍數(shù)來選取。 3. 應(yīng)用場(chǎng)合注意事項(xiàng)： 此電路建議應(yīng)用在單電壓輸入， 輸出電流小電流的LED電源驅(qū)動(dòng)上， 比如球泡燈， T管等， 一般建議輸出電流在100mA下。同時(shí)輸出電壓越接近輸入會(huì)比較好， 這樣避免Q1的的壓降過大而造成損耗過大， 效率較低， 因此LED的使用也最好串聯(lián)使用。 三 恒流二極管驅(qū)動(dòng)電路 1. 典型的電路如（圖3, 圖4） 圖3 圖4 2. 工作原理 理想的恒流源是一種內(nèi)阻為無窮大的器件， 不論其兩端電壓為何值， 其流經(jīng)的電流永遠(yuǎn)不變。當(dāng)然這種器件是不可能存在的。實(shí)際的恒流二極管相當(dāng)于一個(gè)在一定工作電壓范圍內(nèi) 例如25-100V其電流恒定為某一值例如20mA.其等效電路如圖5所示 圖5 其內(nèi)阻為Z, 并聯(lián)的電容大約為4-10pF.其典型的伏安特性如圖六所示。 圖6 它在某一個(gè)電壓范圍內(nèi)有一段恒流區(qū)間， 在這個(gè)區(qū)間， 流經(jīng)的電流幾乎不變， VL為到達(dá)IL的電壓值， IL大約為0.8Ip. 3. 應(yīng)用注意事項(xiàng) 由于恒流二極管需要一定的電壓Vk才能夠進(jìn)入恒流， 所以太低的電源電壓是無法工作的。通常這個(gè)Vk大約在5-10V左右 所以大多數(shù)采用電池供電的LED是無法工作的， 最大電流由于恒流二極管的功耗受到限制， 所以過大的電流也是不合適的。例如1W的LED通常需要350mA, 恒流二極管就很難提供， 目前比較合適的使用場(chǎng)合就是交流市電供電的LED燈具采用很多小功率LED串聯(lián)也就是高壓小電流的情況是最為合適；但是由于恒流二極管的耐壓有一定的限制 所以它所能吸收的電源電壓變化也是有限的。就拿100V耐壓的CRD來說用在220V市電電源里都還只能對(duì)付有限的電壓變化。220V經(jīng)過橋式整流以后它的輸出直流電壓大約為264V.如果市電變化+10% ~-15%就相當(dāng)于整流后為290~187V, 電壓變化103V.已經(jīng)超過其耐壓了。因?yàn)長(zhǎng)ED伏安特性的非線性 所以很難用公式來表示?？傊?dāng)市電電壓降低時(shí)LED中的電流就會(huì)隨市電電壓的降低而降低。其亮度也會(huì)跟著變。 典型應(yīng)用電路中圖3為典型的應(yīng)用電路， 圖4為加了阻容降壓的應(yīng)用電路為了應(yīng)對(duì)低電壓的輸出場(chǎng)合。 四 采用單極PFC的Buck電路 隨著目前法規(guī)和能效的需求， 針對(duì)LED應(yīng)用提出高PF以及適應(yīng)全電壓范圍都能可靠工作的要求， 并且朝小型化方面發(fā)展， 因此之前的填谷式的PFC電路也需要增加兩個(gè)高壓電容因體積的限制不太適合應(yīng)用。有鑒如此， 國內(nèi)外很多廠商都推出了適應(yīng)球泡燈和T管之類的非隔離電源應(yīng)用驅(qū)動(dòng)方案， 下面就以通嘉科技的LD7832做為典型介紹。 1. LD7832介紹 LD7832是一款應(yīng)用在Buck電路中采用TM模式控制的高PF值LED驅(qū)動(dòng)控制芯片， 應(yīng)用外圍元件少最大限度的減少了PCB尺寸， 保護(hù)功能齊全， 滿足各項(xiàng)功能測(cè)試和可靠性應(yīng)用測(cè)試的要求， 設(shè)計(jì)調(diào)試相當(dāng)簡(jiǎn)單， 最大限度的滿足客戶要求快速設(shè)計(jì)上線量產(chǎn)并滿足法規(guī)的需求， 適合在30W以下球泡燈， T管等產(chǎn)品應(yīng)用， 為了適應(yīng)不同需要， LD7832有外置MOS和內(nèi)置MOS（2A）不同的版本供選擇。 2. 特點(diǎn) 內(nèi)置600V高壓?jiǎn)?dòng)電路 高PFC功能控制器 高效過渡模式控制 低成本設(shè)計(jì)應(yīng)用外圍零件最少 電流調(diào)整精度高 寬范圍 UVLO （17V開， 8V 關(guān)） Vcc 過電壓保護(hù)功能 ZCD欠壓保護(hù)功能 Cs短路保護(hù)功能 環(huán)路開路保護(hù)功能 IC內(nèi)部OTP保護(hù)功能（針對(duì)集成MOS IC） 250mA/-500mA驅(qū)動(dòng)能力 3. 工作原理 LD7832是采用電壓模式控制在邊界條件下工作的固定開通時(shí)間的PFC控制器， 利用IC的Comp電壓和IC內(nèi)部的Ramp信號(hào)做比較來決定MOS的開通時(shí)間。工作原理波形如下圖7.
評(píng)論