當(dāng)前位置:首頁 > 電源 > 功率器件
[導(dǎo)讀]在同樣亮度下,LED 光源耗電量?jī)H為普通白熾燈的十分之一,而壽命卻可以延長(zhǎng)100 倍。但其壽命很大程度上決定于驅(qū)動(dòng)電源,因此一種可靠的、轉(zhuǎn)換效率高的、壽命長(zhǎng)的LED 驅(qū)動(dòng)電源對(duì)于LED 光源至關(guān)重要。  本文設(shè)計(jì)了一

在同樣亮度下,LED 光源耗電量?jī)H為普通白熾燈的十分之一,而壽命卻可以延長(zhǎng)100 倍。但其壽命很大程度上決定于驅(qū)動(dòng)電源,因此一種可靠的、轉(zhuǎn)換效率高的、壽命長(zhǎng)的LED 驅(qū)動(dòng)電源對(duì)于LED 光源至關(guān)重要。

  本文設(shè)計(jì)了一種LED 光源驅(qū)動(dòng)電路
,介紹了設(shè)計(jì)原理和方法,采用電壓和電流雙環(huán)反饋,能夠輸出恒定的電壓和電流,并且具有開環(huán)保護(hù)負(fù)載的功能,能有效提高LED 光源的使用壽命。

  1 TNY279 芯片介紹

  本設(shè)計(jì)采用TNY279 電源芯片作為開關(guān)電源的控制芯片,TNY279 電源芯片在一個(gè)器件上集成了一個(gè)700V 高壓MOSFET 開關(guān)和一個(gè)電源控制器,與普通的PWM 控制器不同,它使用簡(jiǎn)單的開/關(guān)控制方式來穩(wěn)定輸出電壓??刂破靼ㄒ粋€(gè)振蕩器、使能電路、限流狀態(tài)調(diào)節(jié)器、5.8V 穩(wěn)壓器、欠電壓即過電壓電路、限流選擇電路、過熱保護(hù)、電流限流保護(hù)、前沿消隱電路。該芯片具有自動(dòng)重啟、自動(dòng)調(diào)整開關(guān)周期導(dǎo)通時(shí)間及頻率抖動(dòng)等功能。

  2 電路的工作原理分析

  電源的核心部分采用反激式變換器,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于實(shí)現(xiàn)。整體設(shè)計(jì)電路圖如圖1。

  2.1 輸入整流濾波電路

  考慮到成本、體積等因素,改善諧波采用無源功率因數(shù)校正電路,主要是通過改善輸入整流濾波電容的導(dǎo)通角方式來實(shí)現(xiàn)。具體方法是在交流進(jìn)線端和整流橋之間串聯(lián)電感,如圖1 所示C1、C2、L1、L2 組成一個(gè)π 型電磁干擾濾波器,并使用填谷電路填平電路,減小總諧波失真。填谷電路由D1、D2、、D3、C3、C4、R3 組成,限制50Hz 交流電流的3 次諧波和5 次諧波。

  
圖1 電源整體設(shè)計(jì)電路

  經(jīng)整流及濾波的直流輸入電壓被加到T1 的初級(jí)繞組上。U1(TNY279)中集成的MOSFET 驅(qū)動(dòng)變壓器初級(jí)的另一側(cè)。二極管D4、C5、R6 組成鉗位電路,將漏極的漏感關(guān)斷電壓尖峰控制在安全值范圍以內(nèi)。齊納二極管箝位及并聯(lián)RC 的結(jié)合使用不但優(yōu)化了EMI,而且更有效率。

  2.2 高頻變壓器設(shè)計(jì)

  TNY279 完全可以自供電的,但是使用偏置繞組,可以實(shí)現(xiàn)輸出過壓保護(hù),在反饋出現(xiàn)開環(huán)故障時(shí)能夠保護(hù)負(fù)載,有效地減少對(duì)LED 光源的產(chǎn)生的損害,在本設(shè)計(jì)中采用偏置繞組,如圖1,同時(shí)可由更低的偏置電壓向芯片供電,抑制了內(nèi)部高壓電流源供電,在空載時(shí)功耗可降低到40MW 以下。Y 電容可降低電磁干擾。

  2.3 反饋電路設(shè)計(jì)

  次級(jí)采用恒流恒壓雙環(huán)控制。NCS1002 是一款恒流恒壓次級(jí)端控制器。如圖2 所示,它的內(nèi)部集成了一個(gè)2.5V 的基準(zhǔn)和兩個(gè)高精度的運(yùn)放。

  電壓基準(zhǔn)和運(yùn)放1 是電壓控制環(huán)路的核心。運(yùn)放2 則是一個(gè)獨(dú)立運(yùn)放,用于電流控制。在本設(shè)計(jì)中,電壓控制環(huán)路用于保證輸出電壓的穩(wěn)定,電流反饋控制環(huán)路檢測(cè)LED 平均電流,即電路中R17 上的電流,將其轉(zhuǎn)換成電壓和2.5V基準(zhǔn)比較,并將誤差反饋到TNY279 中來調(diào)整導(dǎo)通。

  
圖2 NCS1002 芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)

  具體的工作原理是:NCS1002 調(diào)節(jié)輸出的電壓值,當(dāng)輸出電壓超過設(shè)定電壓值時(shí),電流流向光耦LED,從而下拉光耦中晶體管的電流。當(dāng)電流超過TNY279 的使能引腳的閾值電流時(shí),將抑制下一個(gè)周期,當(dāng)下降的電壓小于反饋閾值時(shí),會(huì)使能一個(gè)開關(guān)周期,通過調(diào)節(jié)使能周期的數(shù)量,對(duì)輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié),同樣,當(dāng)通過檢測(cè)到R16上的電流即輸出電流大于設(shè)定的值時(shí),電流通過另一個(gè)二極管下拉光耦LED 中晶體管的電流,達(dá)到抑制TNY279 的下一個(gè)周期的目的,當(dāng)輸出電流小于設(shè)定電流時(shí)會(huì)使能一個(gè)開關(guān)周期,通過這樣的反饋調(diào)節(jié)機(jī)制,能使得輸出的電壓和電流都處于穩(wěn)定的狀態(tài)。

  當(dāng)反饋電路出現(xiàn)故障時(shí),即在開環(huán)故障時(shí),偏置電壓超過D9 與旁路/多功能引腳電壓時(shí),電流流向BP/M 引腳。當(dāng)此電流超過ISD(關(guān)斷電流)時(shí)TNY279 的內(nèi)部鎖存關(guān)斷電路將被激活,從而保護(hù)負(fù)載。由于使用了偏置繞組將電流送入BP/M引腳,抑制了內(nèi)部高電壓電流源,這樣的連接方式將265VAC 輸入時(shí)的空載功耗降低到40MW有效的降低功耗。

  3 電路的參數(shù)

  3.1 輸入輸出參數(shù)

  輸入電壓(AC): 85~265 V

  頻率:50Hz

  輸出電壓: 12V

  輸出電流:1.67A

  輸出功率:20W

  3.2 變壓器參數(shù)計(jì)算

  在最低電網(wǎng)電壓為85V 時(shí),最小的直流輸入電壓V MIN ,可通過下式計(jì)算:

 

 式中,ACMIN ,PK V 是最小輸入電壓的峰值,W IN 是電容的放電能量,其中:

[!--empirenews.page--]放電能量IN W 等于需要的峰值輸出功率OPK P 和放電時(shí)間/ 2tLT的乘積:

 

  式中, c t 為整流二極管的導(dǎo)通時(shí)間,假設(shè)為3 ms,L T 為20 ms,η 為轉(zhuǎn)換效率。計(jì)算得IN V 大約為88 V。

  在設(shè)計(jì)變壓器時(shí),考慮到開關(guān)電源在整個(gè)范圍內(nèi)其磁通是不連續(xù)的。在最小輸入電壓時(shí)的最大占空比為 DMAX = 0.5。

  初級(jí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)R V 是通過初級(jí)線圈的次級(jí)電壓的感應(yīng)值,可以由下式計(jì)算:

  VDS可以忽略,則VR=88V。

  初級(jí)電流的最大峰值PKMAX I 和最大輸出功率POMAX 成正比:

  可計(jì)算得IPKMAX =1.16A。

  初級(jí)電感L1的計(jì)算。初級(jí)電感可以由回掃變壓器的能量方程確定:

  開關(guān)頻率大約132 kHz,所以計(jì)算得L1 = 891μH。

  在不連續(xù)模式下,磁芯最大磁通密度通常受磁芯損耗的限制,為了使磁芯損耗保持在可接受的范圍內(nèi),對(duì)于本設(shè)計(jì)采用EF25 的磁芯,選擇BMAX= 0.4 特斯拉來計(jì)算初級(jí)線圈的匝數(shù)N1。

  式中, MIN A 是磁芯的最小橫截面積。對(duì)于EF25,AMIN = 52.5 mm2,N1 = 85。

  同樣根據(jù)設(shè)計(jì)要求計(jì)算得:

  次級(jí)N2 = 8,采用兩個(gè)并聯(lián)繞組;偏置繞組N3 = 9,采用兩個(gè)并聯(lián)繞組。

  3.3 變壓器的繞制

  如圖3 所示是變壓的初級(jí)、次級(jí)和偏置繞組的繞制示意圖。


圖3

  初級(jí)繞組以引腳2 作為起始引腳,繞85 圈(x1 線),在2 層中從左向右。 在第1 層結(jié)束時(shí),繼續(xù)從右向左繞下一層。在最后一層上,使繞組均勻分布在整個(gè)骨架上。 以引腳1 作為結(jié)束引腳,添加1 層膠帶以進(jìn)行絕緣。

  偏置繞組以引腳4 作為起始引腳,繞9 圈(x 2線)。沿與初級(jí)繞組相同的旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行繞制。使繞組均勻分布在整個(gè)骨架上。 以引腳3 作為結(jié)束引腳,添加3 層膠帶以進(jìn)行絕緣。

  次級(jí)繞組以引腳7 作為起始引腳,繞8 圈(x 2線)。 使繞組均勻分布在整個(gè)骨架上。沿與初級(jí)繞組相同的旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行繞制。以引腳6 作為結(jié)束引腳,添加2 層膠帶以進(jìn)行絕緣。

  4 結(jié)論

  設(shè)計(jì)了一種基于TNY279 的大功率LED驅(qū)動(dòng)電源電路,分析了其工作原理和設(shè)計(jì)方法,反饋環(huán)節(jié)采用恒壓恒流雙環(huán)的設(shè)計(jì),保證輸出電壓和輸出電流的恒定,同時(shí)在開環(huán)故障下能夠自動(dòng)關(guān)閉,保護(hù)負(fù)載,有效的減少了對(duì)LED 光源的損害,提高LED 的使用壽命。同時(shí)轉(zhuǎn)換效率也在83%以上,并滿足國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)諧波含量的要求。經(jīng)驗(yàn)證電路能夠輸出預(yù)期的效果。

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點(diǎn),本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實(shí)性等。需要轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫?dú)角獸公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國(guó)汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時(shí)1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動(dòng) BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運(yùn)行,同時(shí)企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險(xiǎn),如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報(bào)道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對(duì)日本游戲市場(chǎng)的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國(guó)國(guó)際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國(guó)國(guó)際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機(jī) 衛(wèi)星通信

要點(diǎn): 有效應(yīng)對(duì)環(huán)境變化,經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)穩(wěn)中有升 落實(shí)提質(zhì)增效舉措,毛利潤(rùn)率延續(xù)升勢(shì) 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長(zhǎng) 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力 堅(jiān)持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運(yùn)營(yíng)商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺(tái)與中國(guó)電影電視技術(shù)學(xué)會(huì)聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會(huì)上宣布正式成立。 活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng) NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長(zhǎng)三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會(huì)上,軟通動(dòng)力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱"軟通動(dòng)力")與長(zhǎng)三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉