LED照明驱动开关电源设计 [论文] - 资料频道 - 中国照明网·中国照明学会官方网站

LED照明驱动开关电源设计[2]

2013-12-24　　来源：照明快车网　　有4047人阅读

　　LED照明驱动设计了恒流输出、空载保护、隔离输出及EMC等功能。系应用于LED照明驱动的开关电源电路。采用PWM自动调节实现恒流输出，稳压管过压锁定实现空载保护，电磁隔离和光隔离实现隔离输出。经过多次的运行与检测，实践证明该电路恒流输出稳定，发热量低。本设计体积小,微调反馈电路可设置作为为LED驱动常用的350mA或700mA恒流输出。可广泛适用于生活照明，商用照明。

　　2 硬件电路的设计

　　2.1 电路设计

　　电路原理图如图2.1所示。

　　用PI公司的软件PI Expert 7设计出电路框图如图2.2。该软件设计出的原理图基本都采用比较极限的参数。因此修改了高频变压器从EE19改为EE20/20/5(磁芯气隙改小)。开关IC也从TNY275改为TNY280。目的是使得整个电路发热量减少，更加稳定，以适应各种恶劣的工作环境。

图2.2

　　改为仅采用一个0.1μ的X电容作为差模抑制，把单电容滤波改为π型滤波。此外改动较大的是反馈回路，如果只采用TL431作为恒压控制，控制精度较低，且不好实现恒流控制;假设采用三极管S8550加TL431作为恒流稳压控制，精度不够高，并且电流采样电阻一定要取较大阻值，导致效率下降。因此本设计采用SOP封装的双运放LM358，可实现高精度(变化小于2%)的恒流控制，稳妥的过压保护。电流取样电阻可改为小至0.5Ω(为减小体积，用两个1Ω电阻并联)的高精度(误差值为1%)金属膜电阻。

　　先看运放LM358的B部分组成的电压比较器，连接比较器B反相端的外围电路，是可控稳压管TL431组成的恒压源。TL431的阳极和ref端连接在一起，此时阳极的电压约为2.5V。因此电压比较器B反相端的电压接近于2.5V。

　　图2.3

　　1、运放358的A部分：

　　通过0.5Ω(两个1Ω的并联，阻值应尽量减少，以提高效率)的金属膜高精度电阻串接接到输出回路作为电流取样电阻，经4702电阻连接到运放A同相端进行加大。应该令运放A的输出电压(也就是电压比较器B同相端输入电压)在额定输出恒流(1W LED灯珠的工作点，350mA)时刚好等于电压比较器B的反相端电压，也就是2.5V。

　　通过电压比较器B(运放358的B部分)与稳压管的过压回馈进行电压比较。正常工作时，电压比较器同相端的电压围绕2.5V波动。

　　假设某种原因导致输出电流过大，则比较器B同相端电压高于反相端，电压比较器输出高电平，光耦内部发光二极管导通，于是光耦的C脚将从TNY280的EN/UV脚引出较大电流，导致TNY280内部MOS管的PWM方波占空比降低，使得输出电压回落，输出电流也就降低了，就这样达到恒流的目的。

　　同样的，当某种原因导致输出电流降低，比较器反相端电平高于同相端电平，光耦C脚引出较小电流，导致TNY280内部MOS管的PWM方波占空比升高，使得输出电压回升，输出电流也就增大了，达到恒流的目的。可见环路为负反馈控制，实现恒流。

　　2、过压保护主要由电压比较器B实现：

　　空载时，输出端电压VCC1不断上冲，达到两个稳压管的稳压值之和以后。稳压管导通，微电流约为0.04mA。该电流在同相端产生约5V的高电平，电压比较器B同相端比反相端电压要高，电压比较器输出高电平。通过光耦令TNY280的使能引脚EN/UV导出较大电流，控制TNY280的脉冲信号减少，所以输出将稳定在40V上下。不会一直上冲而导致炸机。

　　图2.4

　　2.2 磁路设计

　　变压器也采用PI公司提供的PI Expert 7作为参考，如图2.5。PI公司提供的建议是采用EE19磁芯，磁芯面积Ae为23.00mm²，132KHZ的工作频率下，磁芯功率裕量应该留大点，降低占空比，以减少磁芯发热，因此改用了EE20/20/5磁芯，磁芯面积Ae值为31.00mm²。

由于PI公司提供的库文件当中没有EE20/20/5磁芯，因此设计时参考Ae值与EE20/20/5相近的EF20(Ae值为32mm²)，匝数比也完全参照PI Expert 7 提供的EF20的设计。增大磁芯的面积，根据dB=(Edt×10)/(NAe)，为保持dB不变，则N应当减少，这就是为什么初次级匝数有所改变。

　　此外，匝数减少了，为保证利用更广的磁滞回线，气隙长度也相应减少了，本设计采用软件给出的气隙为0.153mm的建议。