非隔離線路在LED驅(qū)動(dòng)電源上的一些應(yīng)用

　　隨著全球各國(guó)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(lái)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(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(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(lái)選擇降壓電容器的容量。因?yàn)橥ㄟ^(guò)降壓電容C1向負(fù)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(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(guò)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(guò)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(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(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(lái)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(lái)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(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。

　　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(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(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(wú)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(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(duì)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(dāng)于整流后為290~187V， 電壓變化103V.已經(jīng)超過(guò)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(lái)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。