對于LED驅(qū)動來說，恒流法要優(yōu)于恒壓法。在本文提出的電路中，常用于LED的恒壓穩(wěn)壓器被換成一個恒流源。另外，一個起動限流器用于抑制大的浪涌電流，而電壓斬波器則可以用于寬達96VRMS~260VRMS的交流輸入電壓范圍。
本文的概念來源于2011年登載的兩篇設(shè)計實例( 參考文獻1與參考文獻2)，經(jīng)過改進，以低成本改善了功率效率。圖1和圖2中的電路都有著相同的無電感斬波器，以及有爭議的功率效率問題。為提高功率效率，應(yīng)遵循以下兩個原則：斬波器電阻的熱耗應(yīng)盡量小; 斬波器應(yīng)在適當?shù)拈撝惦妷篤TH時做切換。另外，VTH應(yīng)盡量接近于LED串的工作電壓。這種方法盡可能地減少了恒流穩(wěn)壓器(CCR)的功耗，同時能維持一個恒定的LED電流。
圖3電路是遵循以上原則的一個實例，功率效率約為85%。穩(wěn)壓器IC1和R5構(gòu)成一個20mA的CCR。LED串中包含足夠數(shù)量的LED，在20mA時需要120 V 。R6上的電壓提供了一種間接測量LED電流的方法。
VTH是全波整流器橋的輸出電壓，經(jīng)R1到R3的分壓，超過D5的68V偏壓，使Q 1導通，Q 2關(guān)斷。Q 2導通時， C 1快速充電到VTH， 然后通過LED串緩慢放電，直到交流線的下一個半周期。
在C1放電結(jié)束時，VTH不得低于維持LED工作所需要的120V電壓，也不能超過最低交流電平VRMS的1.414倍。當LED需要120V電壓時，還要加上IC1所需要的3V輸入-輸出壓差，再加上R5的1.25V電壓，于是最低C1電壓將是124.25V。為簡化起見，本圖取整到125V。
如圖4所示，在一個10 ms的50 Hz半周期內(nèi)，C 1放電時間遠遠長于充電時間。在此期間，C 1兩端的峰峰值大約為20 mA×10 ms / 22 μF =9.09 V 。于是，UC1-MAX= 125 V +9.09 V=134 .09 V。簡單起見該值取整為135 V。這個值就是VTH，任何大于該值的電壓都會使Q 1導通，而由Q2斬斷。
當Q 1 導通時， 圖3 中R 4 在260VRMS輸入時的功耗小于20mW，而R 1- R 2- R 3- D 5分壓器功耗小于100mW。與LED的2.4W功耗相比，這個結(jié)果幾乎可忽略不計。這些電阻值較大，因此功耗也低。R3用于精確調(diào)節(jié)VTH，以配合LED串上的實際壓降。
電路中有一個起動限流器，用于限制通過C1和Q2的浪涌電流，浪涌電流的出現(xiàn)是在剛達到VTH前的周期，正好加上了交流電時。限流電阻會降低每個周期的效率，而R9只將上電浪涌限制在1.35A，直至C2充電到足以導通Q3時為止。
當交流輸入增加時，斬波器的功耗略有上升， 而功率效率則稍有下降，如表1所示。
這個改進的電路可以工作在96 V ~260 Vac ( 50 Hz ) 。對較大的LED電流，建議提高C1的容量，降低電阻R5阻值。如果LED工作電壓不同，則應(yīng)重新計算一些參數(shù)，計算方法同上。LED工作電壓越低，交流輸入電壓也可以越低。本設(shè)計實例亦可適用于60Hz交流電。
作者注：
1. 采用大電流通孔電阻，或幾只串聯(lián)的表面安裝電阻，要能承受的電壓至少為400V?？紤]短路時的安全問題，建議使用一根熔絲。
2. 新手實驗的安全警告：本電路中有可致死電壓，測試與使用期間要特別小心?？赡艿脑?，用一個隔離變壓器，使電路的交流輸入懸浮于大地，不要對示波器機殼懸浮。示波器地沒有隔離，因此不能與電路相連接。
3. 在加有交流電壓時不要按下按鍵。為保證維護時的安全，按鍵使C1通過R10到D8完全放電。
下載文檔
