一種離線式LED驅動電路設計方案

　　作為一種新型的節(jié)能、環(huán)保的綠色光源產(chǎn)品，LED擁有廣闊的市場前景。市場現(xiàn)階段已經(jīng)出現(xiàn)上千款LED驅動IC。其中我們遇到比較多的是單芯片線路結構(圖1a)。

　　根據(jù)IC的數(shù)據(jù)表可知，這類IC為工作于PWM方式的高效LED驅動控制電路，借助于外部電路，能適應從8V到450V 的寬輸入電壓范圍。通過外部的電阻(或電容)可設定固定頻率控制外部功率MOS管，以恒流的方式可靠地驅動LED串。LED的電流可以通過選擇恰當?shù)南蘖麟娮鑱碓O定。同時提供線性調光功能，支持低頻可變占空比的數(shù)字脈沖(PWM)調光功能。

　　根據(jù)應用場合和按照不同的標準，其驅動方案可以分為三種。

　　按照PWM調節(jié)方式，可以分成恒定頻率和恒定關斷時間兩類(圖1)。

　　在穩(wěn)定狀態(tài)下加在電感兩端的電壓乘以導通時間等于關斷時刻電感電壓乘以關斷時間：Von*Ton=Voff*Toff，即(Vin-Vo)*Ton=Vo*Toff。

　　從電感的計算公式可以看出這兩者之間的差異性，圖1a中的電感計算式為L = (Vin–Vo) * Ton /ΔI ，圖1b中的電感計算式為L＝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與輸入電源電壓無關。因此在電壓波動較大的寬電壓應用環(huán)境下，使用恒定關斷時間電路方式。

　　按照是否隔離，可以分成隔離和非隔離兩類。

　　隔離和非隔離驅動方式主要針對市電交流輸入而言。當采用圖3a的非隔離方式時，建議工作在電流連續(xù)模式；當采用圖3b的隔離方式時，建議變壓器工作在非連續(xù)方式(即每個周期結束時，變壓器無剩磁)，這樣可以保證每次開關周期，變壓器原邊傳送給副邊的能量相同(與電源電壓無關)。

　　圖3b隔離方式為反激式電路結構，當Q1導通時，原邊繞組電流增加，副邊繞組無電流，負載通過C2續(xù)流。當Q1關斷時，副邊繞組導通，變壓器存儲的能量通過副邊繞組釋放為負載。變壓器轉移功率P＝1/2*Imax*Imax*L*Fosc。采用這種隔離方式時，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。使用時必須增加保護電路限流。

　　按照電源類別，可以分成交流和直流兩類。

　　當交流市電作輸入時，只需要將電源電壓整形濾波后接入直流應用電路。

　　基于AX2028的LED驅動電路設計

　　LED產(chǎn)品對其驅動電源的要求包括：穩(wěn)定、可靠、高效、通用。AX2028是一款LED驅動恒流控制芯片，系統(tǒng)應用電壓范圍為12VDC至600VDC，占空比為0～100%，固定關斷時間工作模式。它支持交流85V～265V輸入，非隔離和隔離應用方案。AX2028采用獨特的技術進行恒流控制和補償方法，使LED電流在交流85V～265V范圍內變化小于±3％。AX2028采用優(yōu)化的系統(tǒng)結構，使得系統(tǒng)效率高于92％。可廣泛應用于E14、E27、PAR30、PAR38、GU10等燈杯和LED日光燈。

　　AX2028具有多重LED保護功能，包括LED開路保護、LED短路保護、過溫保護。在系統(tǒng)故障出現(xiàn)的時候，電源系統(tǒng)進入保護狀態(tài)，直到故障解除，系統(tǒng)又重新進入正常工作模式。

　　在AX2028_TUBE_18W非隔離應用設計(圖4)中，LED光源陣列設計為0.06W白光LED(SMT或草帽燈)24個串聯(lián)、12串并聯(lián)的方案，驅動288個小功率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)電路來驅動LED工作。

　　AX2028_TUBE_12W簡化板應用方案的性能指標如下：

　　寬電壓AC 85～265v；輸出 12串12并

　　電流220MA±1MA(輸出電流可調)

　　電壓調整率：1%

　　負載調整率：3%

　　電源效率＞88%

　　PFC＞0.92

　　THD＜45

　　短路保護

　　開路保護；空載輸出限壓＜48V(限壓可調)

　　MOS溫升＜20℃

　　規(guī)格指標：

　　單面PCB布局

　　190mm*16mm*11mm，適合T8、T10、日光燈管

　　不易導致器件虛焊，貼片采用豎式排列

　　無噪聲

　　采用獨特電路結構，無閃爍

　　高性價比

　　對于非隔離的燈具，其設計原理可延用上述LED日光燈應用典型方案設計思路經(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。針對各種LED燈具對驅動電源的不同要求，可以改變電源的輸出特性設計來滿足各不相同的需求。AX2028可應用于設計隔離與非隔離的球泡燈、PAR燈、筒燈、嵌燈、洗墻燈、臺燈、可控硅調光燈等LED光源燈具的驅動電源。

本文小結

　　AX2028在設計上的重大改進使得性能更趨完善，固定Toff工作模式、高占空比、高達92%的效率、高恒流精度等特性，使其更適用于LED照明燈具的驅動電源應用。