小功率段的LED驅動(dòng)電源非隔離技術(shù)的應用

節能減排是目前全球各國日益注重的一個(gè)話(huà)題， 因高效節能，LED作為新光源越來(lái)越得到廣泛的應用。本文章主要介紹關(guān)于小功率段1-30W之間的LED驅動(dòng)應用非隔離技術(shù)方面的介紹?！　?/P>

一 阻容降壓：　　

1. 阻容降壓的原理和應用：　　

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)分配電容器和負載兩端電壓的角色?！　?/P>

2. 采用電容降壓時(shí)應注意以下幾點(diǎn)：　　

根據負載的電流大小和交流電的工作頻率選取適當的電容， 而不是依據負載的電壓和功率， 限流電容必須采用無(wú)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以下小功率應用場(chǎng)合， 電容降壓不適合動(dòng)態(tài)負載條件， 電容降壓不適合容性和感性負載， 在LED電源的驅動(dòng)方面應用上適合單電壓應用。

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是穩壓二極管， R1為關(guān)斷電源后C1的電荷泄放電阻?！　?/P>

4. 器件選擇　　

電路設計時(shí)， 應先測定負載電流的準確值， 然后參考示例來(lái)選擇降壓電容器的容量。因為通過(guò)降壓電容C1向負載提供的電流Io, 實(shí)際上是流過(guò)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。當負載電流Io小于C1的充放電電流時(shí)， 多余的電流就會(huì )流過(guò)穩壓管， 若穩壓管的最大允許電流Idmax小于Ic-Io時(shí)易造成穩壓管燒毀。為保證C1可靠工作， 其耐壓選擇應大于兩倍的電源電壓。泄放電阻R1的選擇必須保證在規定的時(shí)間內泄放掉C1上的電荷?！　?/P>

5. 實(shí)際參數計算方法：　　

已知C1為0.33μF, 交流輸入為220V/50Hz, 求電路能供給負載的最大電流?！　?/P>

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(guò)電容器C1的充電電流（Ic）為：　　

Ic = U / Xc = 220 / 9.65 = 22mA?！　?/P>

二 線(xiàn)性驅動(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(lái)控制TL432的開(kāi)關(guān)， 在利用432的開(kāi)關(guān)來(lái)控制Q1的導通從而達到輸出恒流的目的， 選擇432的目的是利用432基準為1.21V來(lái)降低在R3上的損耗。電流恒流值之為1.21/R3, R1選擇根據Q1的放大倍數來(lái)選取?！　?/P>

3. 應用場(chǎng)合注意事項：　　

此電路建議應用在單電壓輸入， 輸出電流小電流的LED電源驅動(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(guò)大而造成損耗過(guò)大， 效率較低， 因此LED的使用也最好串聯(lián)使用?！　?/P>

三 恒流二極管驅動(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阻為無(wú)窮大的器件， 不論其兩端電壓為何值， 其流經(jīng)的電流永遠不變。當然這種器件是不可能存在的。實(shí)際的恒流二極管相當于一個(gè)在一定工作電壓范圍內 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)電壓范圍內有一段恒流區間， 在這個(gè)區間， 流經(jīng)的電流幾乎不變， VL為到達IL的電壓值， IL大約為0.8Ip。　

3. 應用注意事項

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(wú)法工作的。通常這個(gè)Vk大約在5-10V左右 所以大多數采用電池供電的LED是無(wú)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(guò)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(lái)說(shuō)用在220V市電電源里都還只能對付有限的電壓變化。220V經(jīng)過(guò)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%就相當于整流后為290~187V, 電壓變化103V.已經(jīng)超過(guò)其耐壓了。因為L(cháng)ED伏安特性的非線(xiàn)性 所以很難用公式來(lái)表示?？傊斒须婋妷航档蜁r(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(zhù)變。 典型應用電路中圖3為典型的應用電路， 圖4為加了阻容降壓的應用電路為了應對低電壓的輸出場(chǎng)合。

四 采用單極PFC的Buck電路

隨著(zhù)目前法規和能效的需求， 針對LED應用提出高PF以及適應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用。有鑒如此， 國內外很多廠(chǎng)商都推出了適應球泡燈和T管之類(lèi)的非隔離電源應用驅動(dòng)方案， 下面就以通嘉科技的LD7832做為典型介紹。

1. LD7832介紹

LD7832是一款應用在Buck電路中采用TM模式控制的高PF值LED驅動(dòng)控制芯片， 應用外圍元件少最大限度的減少了PCB尺寸， 保護功能齊全， 滿(mǎn)足各項功能測試和可靠性應用測試的要求， 設計調試相當簡(jiǎn)單， 最大限度的滿(mǎn)足客戶(hù)要求快速設計上線(xiàn)量產(chǎn)并滿(mǎn)足法規的需求， 適合在30W以下球泡燈， T管等產(chǎn)品應用， 為了適應不同需要， LD7832有外置MOS和內置MOS（2A）不同的版本供選擇。

2. 特點(diǎn) 內置600V高壓?jiǎn)?dòng)電路

高PFC功能控制器

高效過(guò)渡模式控制

低成本設計應用外圍零件最少

電流調整精度高

寬范圍 UVLO （17V開(kāi)， 8V 關(guān)）

Vcc 過(guò)電壓保護功能

ZCD欠壓保護功能

Cs短路保護功能

環(huán)路開(kāi)路保護功能

IC內部OTP保護功能（針對集成MOS IC）

250mA/-500mA驅動(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(kāi)通時(shí)間的PFC控制器， 利用IC的Comp電壓和IC內部的Ramp信號做比較來(lái)決定MOS的開(kāi)通時(shí)間。工作原理波形如下圖7。

圖7

在半個(gè)輸入電壓周期內， 控制TON固定， 則電感電流峰值跟隨輸入電壓峰值， 且相位相同， 實(shí)現高功率因素PF, 有如下等式：　　

LT）t（V）t（IONIN）peak（L= （1）　　

4. 典型應用線(xiàn)路：

圖8

5. 關(guān)鍵零件參數設計　　

5.1 Buck電感設計　　

先確定最大占空比， 再由輸出LED電壓， 電流算出Buck電感量：　　

D= VLED/VINDC （2）　　

L=【（1-D）*VLED】/（2*FSW*ILED） （3）　　

5.2 Iled 電流設定：