隨著開關電源技術的不斷發(fā)展和完善，小型輕量、高效率和低成本的開關電源得到了廣泛的應用，以往開關電源的設計通常采用控制電路與功率管相分離的拓撲結構，但這種方案存在成本高、系統(tǒng)可靠性低等問題。美國功率集成公司(Power Integration Inc)開發(fā)的TinySwitch-Ⅲ系列新型智能高頻開關電源集成芯片很好地解決了這些問題。

　　LED作為一種新型綠色光源，由于其具有耗電量低、壽命長、反應速度快、高效節(jié)能等優(yōu)點，已被越來越廣泛的應用。LED照明將成為繼白熾燈、熒光燈、金屬鹵化物燈后的第四代新型照明技術。LED是一種新型的半導體器件，需要穩(wěn)定的直流電源。但傳統(tǒng)的驅動電源問題，造成LED照明光源壽命短的缺點，因此設計一種穩(wěn)定可靠、轉換效率高、壽命長的LED驅動電源對于LED照明至關重要。本文設計了基于TinySwitch-Ⅲ系列芯片的一種反激式低成本高效率驅動電源電路，介紹了設計原理和方法。該驅動電源能夠輸出恒定的電壓和恒定的電流，有效地延長LED照明光源的壽命。

　　1 設計原理及芯片選擇

　　1.1 基本原理

　　反激式隔離變換器最主要的特點是結構簡單、成本低，因而在中小功率開關電源中是最為常用的變換器之一。其典型拓撲結構如圖1所示。圖1中，+Uin為整流后的輸入電壓;T為脈沖變壓器，設計中還應有回路控制的偏置繞組;D1為輸出回路的快恢復肖特基整流二極管;R1和C1為其阻容吸收電路;輸出電路還包括由電感L0和兩個電容C0組成的一個π型低通濾波電路;變壓器初級有Rr、Cr和Dr組成的RCD漏感尖峰吸收電路;Q為控制脈沖變壓器一次繞組導通和截止的反激式變換器所需的開關功率MOS管;Np為初級繞組匝數(shù)，Ns為次級繞組匝數(shù);設計中變壓器一次側與二次側的地信號采用安規(guī)電容隔離;“·”表示同名端。

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　　圖1 反激式變換器拓撲結構

　　在反激式變換器中，Q導通時以隔離變換器的磁芯儲存能量，Q斷開后將儲存在T中能量釋放至后級，經(jīng)過整流二極管、濾波電路處理后，給負載RL提供所需要的優(yōu)質電壓和功率。

　　1.2 TNY275PN芯片介紹

　　TinySwitch-ⅢI器件以限流模：式工作。開啟時，振蕩器在每個周期開始時開通功率MOSFET。電流上升到限流值或達到DC MAX的極限時關斷MOS-FET。由于TinySwitch-Ⅲ設計的最高限流值與頻率是定值，它提供給負載的功率與變壓器初級電感及峰值初級電流的平方成正比。因此，電源的設計包括計算實現(xiàn)最大輸出功率所需的變壓器初級電感。如果根據(jù)功率選擇了正確的TinySwitch-Ⅲ，那么流過電感內的電流會在達到DC MAX極限前上升到限流值。

　　本設計采用TNY275PN電源芯片作為LED驅動電源的控制芯片。TNY275PN電源芯片在一個器件上集成了一個700 V高壓MOSFET開關和一個電源控制器，與傳統(tǒng)的PWM控制器不同，它使用簡單的開/關控制方式來穩(wěn)定輸出電壓。控制器包括一個振蕩器、使能電路、限流狀態(tài)調節(jié)器、5.8 V穩(wěn)壓器、旁路/多功能引腳(BP/M)欠壓及過壓電路、限流選擇電路、過熱保護、電流限流保護、前沿消隱電路。該芯片具有自動重啟、自動調整開關周期導通時間及頻率抖動等功能。

　　2 系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

　　2.1 設計要求

　　AC輸入電壓范圍U=195 V～265 V(通常在亞洲、歐洲和世界上大多數(shù)地區(qū)使用);

　　輸出電壓U。=20 V;輸出電流I。=0.7 A;

　　輸出功率P。=14 W;電路效率η≥80%。

　　2.2 電路實現(xiàn)

　　由于反激變換器電路簡單且能高效提供直流輸出，在中小功率、小體積的電源電路中特別常用，因此主電路采用RCD箝位電路的反激變換器拓撲結構，確定工作頻率f=132 kHz?；赥inySwitch-Ⅲ的LED驅動電源電路圖如圖2。

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　　圖2基于TinySwitch-Ⅲ的LED驅動電源電路