基于A(yíng)P3766高功率因數非隔離的LED驅動(dòng)電路

引言

LED照明作為一種新興產(chǎn)業(yè)技術(shù)，正在不斷開(kāi)拓更廣泛的應用。對于交流電源輸入應用，目前通常使用基于反激式(flyback)拓撲結構開(kāi)關(guān)電源。反激式(flyback)拓撲結構開(kāi)關(guān)電源包括輸入整流濾波電路，開(kāi)關(guān)控制電路，隔離變壓器和副邊整流濾波電路。然而，反激式電源電路效率不高，并且，有些LED照明應用不一定需要隔離，因此，開(kāi)發(fā)低成本高性?xún)r(jià)比的非隔離LED驅動(dòng)電路是十分必要的。

IEC國際電工委員會(huì )對照明燈具提出了明確的諧波要求，即IEC61000-3-2標準。同時(shí)，最新的能源之星(EnergyStar)標準提出對于大于5W的LED照明產(chǎn)品，要求功率因數指標，即PF，必須大于0.7。

本文提出了一種新的高功率因數非隔離LED驅動(dòng)電路，組合了逐流式功率因數校正電路和采用原邊控制的Buck-boost開(kāi)關(guān)電源電路，電路結構簡(jiǎn)單，同時(shí)滿(mǎn)足LED驅動(dòng)電源的高功率因數，高效率，符合電磁兼容EMC標準，高電流控制精度，高可靠性、體積小、成本低等一系列要求。

AP3766簡(jiǎn)介

AP3766是BCD公司最新推出的LED專(zhuān)用驅動(dòng)控制芯片，采用原邊調整控制(PSR)技術(shù)實(shí)現高精度的恒壓/恒流(CV/CC)輸出，省去了副邊光耦及恒壓恒流控制電路，也不需要環(huán)路補償電路實(shí)現了電路的穩定控制，并且采用SOT-23-6小體積封裝，顯著(zhù)縮小系統體積，降低了系統成本。AP3766具有亞微安啟動(dòng)電流專(zhuān)利技術(shù)，降低了系統功耗，提升了效率。能夠使得效率大于80%，空載功耗小于30mW。AP3766內置外部元件溫度變化補償及恒流CC收緊技術(shù)實(shí)現垂直的CC特性，保證了量產(chǎn)情況下±5%的輸出恒流精度。同時(shí)，AP3766內置軟啟動(dòng)，過(guò)壓保護，短路保護功能，提高了系統可靠性。

AP3766具有很強的系統適應性，能夠搭配無(wú)源PFC逐流式電路，輸出圖騰柱驅動(dòng)電路等外圍線(xiàn)路滿(mǎn)足高功率因數要求和更大功率輸出。因此，AP3766不僅可以應用于GU10射燈,E27泡燈，也可以應用于PAR燈，直管燈等。

圖1為AP3766的管腳圖。

圖1.AP3766的管腳圖

非隔離方案系統規格要求

LED的光效正在不斷向更高的指標前進(jìn)，目前提高光效的一種措施是用多顆小電流的LED晶粒串聯(lián)組成高壓小電流的LED封裝結構，這樣的結構不僅提高了LED的光效，也有利于提升開(kāi)關(guān)電源的整體效率。然而，由于LED工作電壓比較高，傳統的隔離反激式開(kāi)關(guān)電源不再適用，因為要達到很高的輸出電壓，反激式開(kāi)關(guān)電源的隔離變壓器輸出繞組需要比較多的匝數，變壓器體積將大大增加，原副邊之間的耦合將下降，電路效率也將下降。針對高壓小電流輸出和高效率的系統規格要求，本文提出一種全新的Buck-boost開(kāi)關(guān)電源電路，具有高功率因數，控制方式簡(jiǎn)單新穎，元器件數量少，體積小，性?xún)r(jià)比高的優(yōu)點(diǎn)。下文將詳細介紹一個(gè)輸出110V/60mA規格的高功率因數非隔離LED驅動(dòng)電源。

電路原理圖

圖2.基于AP3766的高功率因數非隔離LED驅動(dòng)電路原理圖

圖2中F1為保險絲，VR1為防雷保護壓敏電阻，C1，L1,C2組成π型EMI濾波器。C3,C4,D2,D3,D4構成一個(gè)逐流式電路實(shí)現功率因數校正功能。逐流式電路提高整流電路功率因數的原理在于增大了整流電路的導通角，在輸入交流電壓大于峰值電壓一半時(shí)，整流橋BD1就能導通，避免了傳統不控整流電路只在交流電壓峰值附近才能瞬間導通導致大的電流尖峰和波形畸變問(wèn)題，從而降低了總諧波失真度，即THD。

經(jīng)過(guò)逐流式電路后，由L1,L2,Q1,D1,C9構成的Buck-boost開(kāi)關(guān)電源電路完成升降壓和恒流輸出功能，控制芯片U1實(shí)現Buck-boost開(kāi)關(guān)電源電路的開(kāi)關(guān)控制功能。電感L1，L2，L3通過(guò)磁芯T1相互耦合。

采用原邊開(kāi)關(guān)控制方式的Buck-boost開(kāi)關(guān)電源電路工作原理是：設定在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內，輸出二極管D1的導通時(shí)間為T(mén)ons，關(guān)斷時(shí)間為T(mén)offs，輸出電流峰值為Ipk，耦合電感L1繞組匝數N1,耦合電感L2繞組匝數N2?？刂菩酒琔1控制開(kāi)關(guān)占空比，保持輸出二極管D1的導通時(shí)間Tons和關(guān)斷時(shí)間Toffs比例恒定，則一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內，輸出電流的平均值為:

圖3為Buck-boost開(kāi)關(guān)電源電路經(jīng)過(guò)二極管D1的電流波形

圖3二極管D1的電流波形

根據安培定理，輸出二極管D1剛導通時(shí)輸出電流峰值Ipks與開(kāi)關(guān)Q1電流峰值Ipk有如下關(guān)系：

因此，輸出電流的平均值為:

控制芯片U1通過(guò)檢測原邊開(kāi)關(guān)電流，控制原邊開(kāi)關(guān)電流峰值Ipk恒定，同時(shí)控制開(kāi)關(guān)占空比，保持輸出二極管D1的導通時(shí)間Tons和關(guān)斷時(shí)間Toffs比例恒定，實(shí)現了輸出電流的恒定。