大功率LED恒流驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)
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電源實(shí)現(xiàn)恒流控制的核心是PWM控制芯片082532。電阻R1和R2給芯片提供啟動(dòng)電流。為了提高效率，該電源有一個(gè)輔助繞組給芯片供電，輔助繞組的輸出經(jīng)過整流二極管D5和濾波電容C4之后形成大約20 V的電壓給芯片供電。同時(shí)，這個(gè)繞組還起到另外一個(gè)關(guān)鍵的作用——電壓采樣，輸出電壓經(jīng)過R9和R10分壓之后反饋到芯片的4號(hào)引腳。為了使芯片能夠穩(wěn)定的穩(wěn)壓，在芯片的5號(hào)引腳和地之間串聯(lián)一個(gè)電容C8作為環(huán)路補(bǔ)償。芯片的2號(hào)端口是脈沖的輸出端，輸出端與場(chǎng)效應(yīng)管Q1的柵極連接以控制開關(guān)管的導(dǎo)通與截止。輸入電壓經(jīng)過變壓器變壓之后，經(jīng)過超快速恢復(fù)二極管D6整流之后由電解電容C5濾波再輸出。在二極管D6上，并上電阻R11和電容C7，是由于二極管在電路工作時(shí)處在高頻的開關(guān)狀態(tài)，加上這部分電路可以避免二極管產(chǎn)生振蕩。
該電源電路涉及的主要分電路的設(shè)計(jì)分述如下：
1．1 反激式開關(guān)電源
隔離反激式電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)典型電路如圖2所示，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，所以此時(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。因此，變壓器在這個(gè)電路中有兩個(gè)作用：當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，變壓器儲(chǔ)存能量；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100 W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。本文引用地址：http://m.ptau.cn/article/167343.htm
1．2 開關(guān)變壓器的選擇與設(shè)計(jì)
變壓器的設(shè)計(jì)是開關(guān)電源設(shè)計(jì)的核心，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)于電感主要考慮兩個(gè)方面：一是初級(jí)繞組的電感量，這決定了電源的輸出功率，可通過改變繞組的線圈匝數(shù)改變電感量；二是各繞組之間的匝數(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。該設(shè)計(jì)的最大占空比為45％。效率預(yù)計(jì)為85％，輸出功率為40×0．35=14 W，開關(guān)頻率為60 kHz，經(jīng)過理論計(jì)算并考慮裕量，本設(shè)計(jì)初級(jí)繞組的電感取1．5 mH。根據(jù)測(cè)試，變壓器的磁芯系數(shù)為：88．7 μH，所以有初級(jí)繞組的匝數(shù)為130匝。
該設(shè)計(jì)采用的是基于最大占空比的設(shè)計(jì)方法來確定變壓器匝數(shù)比，經(jīng)過理論計(jì)算當(dāng)電源加到負(fù)載的電壓40 V時(shí)，再考慮輸出二極管的壓降0．6 V，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。
1．3 功率因數(shù)校正電路
由于LED驅(qū)動(dòng)電路中采用電感和電容等元件，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。提高功率因數(shù)不僅可以減少線路的損耗，還能減少電源產(chǎn)生的高次諧波對(duì)電網(wǎng)的污染，提高供電的質(zhì)量。該設(shè)計(jì)采用的“填谷電路”(又稱平衡半橋補(bǔ)償電路)就是無源校正電路中典型的一種，電路原理如圖3所示。
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°～150°，在負(fù)半周期可拓展到210°～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。
評(píng)論