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開關(guān)電源電路圖 解析開關(guān)電源電路圖及工作原理(實(shí)物篇)KIA MOS管

信息來源:本站 日期:2018-04-23 

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LED恒流源電路圖

作為大功率電源家族的新成員之一,LED恒流驅(qū)動(dòng)電源是國(guó)內(nèi)照明、家居等領(lǐng)域中的應(yīng)用新星,對(duì)電路設(shè)計(jì)的可靠性要求也非常高。在今天的文章中,我們將會(huì)就一種高效、安全的LED恒流驅(qū)動(dòng)大功率電源的電路設(shè)計(jì)過程進(jìn)行詳解和分析。

在該LED大功率電源的設(shè)計(jì)方案中,其電源主電路的設(shè)計(jì)圖如下圖圖1所示:

LED恒流源電路圖

圖1 LED恒流驅(qū)動(dòng)大功率電源電路圖

隔離反激式開關(guān)電源電路設(shè)計(jì)

在了解了這一LED恒流驅(qū)動(dòng)電源的電路圖后,接下來我們首先來看一下在該電源方案的設(shè)計(jì)中,應(yīng)該如何進(jìn)行隔離反激式開關(guān)電源電路的設(shè)計(jì)。在該大功率電源的設(shè)計(jì)方案中,隔離反激式電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)典型電路如圖2所示。從圖2中可以看到,當(dāng)開關(guān)管VT1導(dǎo)通時(shí),高頻變壓器T一次繞組的感應(yīng)電壓為上正下負(fù),由于變壓器的初級(jí)繞組和次級(jí)繞組的同名端相反,此時(shí)次級(jí)繞組的整流二極管VD1處于截止?fàn)顟B(tài),初級(jí)繞組儲(chǔ)存能量。當(dāng)開關(guān)管VT1截止時(shí),變壓器初級(jí)繞組儲(chǔ)存的能量通過次級(jí)繞組和VD1。整流和電容C1,濾波后向負(fù)載輸出。

從這種隔離反激式開關(guān)電源電路的運(yùn)行模式中可以得出結(jié)論,電源變壓器在這個(gè)電路中有兩個(gè)作用,即:當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),變壓器儲(chǔ)存能量。當(dāng)開關(guān)管截止時(shí),變壓器通過磁芯將能量傳遞給次級(jí)繞組,供給負(fù)載。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的輸出功率一般在100w以內(nèi),且有較好的電壓調(diào)整率,如果需要精密控制輸出電流,可以在輸出回路串聯(lián)采樣電阻通過光耦反饋實(shí)現(xiàn)初級(jí)繞組和次級(jí)繞組的隔離。

LED恒流源電路圖

圖2 隔離反激式開關(guān)電源電路

開關(guān)變壓器的選擇與設(shè)計(jì)

與其他的開關(guān)電源一樣,LED恒流驅(qū)動(dòng)電源的變壓器設(shè)計(jì)也同樣是整個(gè)方案的核心所在,這種反激式的開關(guān)變壓器在電路中起到兩個(gè)作用:儲(chǔ)能電感,當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),初級(jí)繞組開始儲(chǔ)存能量;當(dāng)開關(guān)管截止時(shí),初級(jí)繞組儲(chǔ)存的能量通過磁芯傳遞給次級(jí)繞組。因此,該設(shè)計(jì)對(duì)于電感主要考慮的是是初級(jí)繞組的電感量和各繞組之間的匝數(shù)比。在計(jì)算這兩個(gè)參數(shù)的同時(shí),也涉及到電源的輸入功率、輸出功率、效率和開關(guān)頻率等問題。在該LED大功率電源的設(shè)計(jì)方案中,整個(gè)電路的最大占空比為45%,效率預(yù)計(jì)為85%,輸出功率為40×0.35—14w,開關(guān)頻率為60kHz,經(jīng)過理論計(jì)算并考慮裕量,本設(shè)計(jì)初級(jí)繞組的電感數(shù)值取1.5mH。根據(jù)測(cè)試結(jié)果,變壓器的磁芯系數(shù)為88.7μH,所以有初級(jí)繞組的匝數(shù)為130匝。

在本方案中,我們采用的是基于最大占空比的方法來確定變壓器匝數(shù)比。經(jīng)過公式計(jì)算,當(dāng)電源加到負(fù)載的電壓40V時(shí),再考慮輸出二極管的壓降0.6V。則變壓器的匝數(shù)比為0.45,這里計(jì)算出來的結(jié)果是匝數(shù)比N的最小值。根據(jù)電感量的要求,初級(jí)繞組已經(jīng)確定為130匝,則次級(jí)繞組的匝數(shù)為58.5匝,為了方便繞制,可將匝數(shù)取為60匝,匝數(shù)比N為0.46,對(duì)于反激式開關(guān)電源,最大占空比小于50%時(shí),系統(tǒng)是固有穩(wěn)定的,不用增加補(bǔ)償電路。

功率因數(shù)校正電路設(shè)計(jì)

由于LED恒流驅(qū)動(dòng)電源的電路中經(jīng)常采用電感和電容等元件,因此很容易引起相位漂移,所以功率因數(shù)比較低,一般不會(huì)超過0.6,這就需要工程師采用相應(yīng)的措施來提高電路中的功率因數(shù)。在該設(shè)計(jì)方案中,我們所采用的是平衡半橋補(bǔ)償電路法,來提升電路中的功率因數(shù),其電路原理如圖3所示。

LED恒流源電路圖

圖3 平衡半橋補(bǔ)償電路圖

在使用了平衡半橋補(bǔ)償電路進(jìn)行功率因數(shù)補(bǔ)償設(shè)置后,該電路中的電容C1和C2采用10μF/400V的電解電容,兩電容參數(shù)相同,通過電容的充放電作用,能夠增加導(dǎo)通角,在正半周期可以將導(dǎo)通角擴(kuò)展到30°至150°在負(fù)半周期可拓展到210°至330°。因此通過該電路可以將功率因數(shù)從0.6提高到0.85-0.9。

以上就是本文針對(duì)LED恒流驅(qū)動(dòng)大功率電源的電路設(shè)計(jì)過程,所進(jìn)行的簡(jiǎn)要分析和介紹,希望能夠?qū)Ω魑辉O(shè)計(jì)研發(fā)人員的工作有所幫助。


LED驅(qū)動(dòng)芯片,實(shí)際上是個(gè)PWM控制芯片,在組成電路正常工作后,通過后面電流檢測(cè)電阻上檢測(cè)LED的電流而得到的電壓反饋到芯片,控制內(nèi)部的PWM占空比,以適應(yīng)LED自身特性變化而引起的電流、電壓波動(dòng),使LED得到的電流保持恒定。


LED驅(qū)動(dòng)器原理與作用

LED驅(qū)動(dòng)器是指驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光或LED模塊組件正常工作的電源調(diào)整電子器件。由于LED PN結(jié)的導(dǎo)通特性決定,它能適應(yīng)的電源的電壓和電流變動(dòng)范圍十分狹窄,稍許偏離就可能無法點(diǎn)亮LED或者發(fā)光效率嚴(yán)重降低,或者縮短使用壽命甚至燒毀芯片?,F(xiàn)行的工頻電源和常見的電池電源均不適合直接供給LED,LED驅(qū)動(dòng)器就是這種可以驅(qū)使LED在最佳電壓或電流狀態(tài)下工作的電子組件。


1、由于LED是特性敏感的半導(dǎo)體器件,又具有負(fù)溫度特性,LED驅(qū)動(dòng)電源(也叫驅(qū)動(dòng)器)就是在應(yīng)用過程中對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定工作狀態(tài)的保護(hù)。


2、LED器件對(duì)驅(qū)動(dòng)電源的要求近乎于苛刻,LED不像普通的白熾燈泡,可以直接連接220V的交流市電。LED是低電壓驅(qū)動(dòng),必須要設(shè)計(jì)復(fù)雜的變換電路,不同用途的LED燈,要配備不同的電源適配器。設(shè)計(jì)一款好的電源必須要綜合考慮效率轉(zhuǎn)換、有效功率、恒流精度、電源壽命、電磁兼容這些因數(shù),因?yàn)殡娫丛谡麄€(gè)燈具中的作用就好比像人的心臟一樣重要。


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