基于AP3706的隔離式AC/DC LED驅(qū)動電路

      近年來，大功率高亮度LED發(fā)展迅速，在發(fā)光效率不斷提高的同時，其價格不斷下降。這使得LED照明成為未來綠色照明的希望。但LED驅(qū)動電路的設(shè)計仍然面臨許多困難。由于LED需要低壓直流電源驅(qū)動，在交流電網(wǎng)輸入條件下，需要AC/DC轉(zhuǎn)換器將交流電壓轉(zhuǎn)變成低壓直流電，同時控制LED的電流恒定，輸入和輸出的電氣隔離也是一項安全要求。開發(fā)高可靠性、體積小、低成本的LED驅(qū)動電路成為LED照明能否得到大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵因素之一。

       本文將介紹基于BCD公司最新LED驅(qū)動電路控制芯片AP3706開發(fā)的一款高性價比的隔離式AC/DC LED驅(qū)動電路，該方案僅采用極少的元件就實現(xiàn)了寬電壓范圍輸入、恒流輸出，并能滿足LED驅(qū)動電路的各項要求。

       AP3706具有以下特點：驅(qū)動反激式電路工作在斷續(xù)導(dǎo)通模式下；無需副邊光耦及恒壓恒流控制電路，利用原邊控制技術(shù)實現(xiàn)恒壓恒流輸出；無需采用環(huán)路補償電路就能實現(xiàn)穩(wěn)定控制；隨機(jī)頻率調(diào)制技術(shù)可降低系統(tǒng)EMI；驅(qū)動外部三極管低電壓開通，從而降低了開關(guān)損耗；其它特點包括內(nèi)部軟起動功能、輸出開路及過壓保護(hù)功能和短路保護(hù)功能。圖1為AP3706的管腳圖。

 
圖1：AP3706的管腳圖。 [!--empirenews.page--]

恒流輸出控制原理

   AP3706恒流輸出控制原理如下：圖2所示為反激式電路副邊輸出電流波形，定義輸出二極管D2的導(dǎo)通時間為Tons，關(guān)斷時間為Toffs，輸出電流峰值為Ipks，變壓器原邊繞組匝數(shù)Np，副邊匝數(shù)Ns。在恒流輸出工作模式下，AP3706控制開關(guān)占空比，保持輸出二極管D2的導(dǎo)通時間Tons和關(guān)斷時間Toffs比例恒定，在一個開關(guān)周期內(nèi)，輸出電流的平均值為：

 據(jù)安培定理，輸出二極管D2剛導(dǎo)通時輸出電流峰值Ipks與變壓器原邊電流峰值Ipk有如下關(guān)系：

因此，輸出電流的平均值為:

    AP3706通過檢測原邊電流，控制原邊電流峰值恒定，同時控制開關(guān)占空比，保持輸出二極管D2的導(dǎo)通時間Tons和關(guān)斷時間Toffs比例恒定，實現(xiàn)了輸出電流的恒定。

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電路設(shè)計

電路設(shè)計要求輸入交流電壓范圍85~265V，輸出負(fù)載為1顆到4顆3W LED串聯(lián)，保持1A恒定輸出電流。系統(tǒng)整體電路原理圖如圖3所示。

 
圖3：基于AP3706的12W LED驅(qū)動電路原理圖。

圖3中的變壓器T1采用EE20磁芯，有4個繞組，原邊繞組Np電感量1.2mH，原邊繞組與副邊繞組Ns匝比為80:11。Na為輔助繞組，為芯片AP3706供電。由于負(fù)載要求1顆到4顆LED串聯(lián)，輸出電壓變化范圍大，因此采用了由C4、Q4、Z1、R20、C11組成的穩(wěn)壓供電電路。電阻R3、R10為AP3706提供啟動電流。反饋繞組Nfb檢測輸出二極管D1的導(dǎo)通期間的輸出電壓，經(jīng)電阻R16、R15分壓后送AP3706 FB腳比較，提供輸出電壓開路保護(hù)。原邊開關(guān)電流經(jīng)電阻R2檢測，經(jīng)R4、R7送達(dá)AP3706 CS腳進(jìn)行電流比較，從而確保輸出電流恒定。D4、R9、C6為開關(guān)Q1關(guān)斷時RCD吸收嵌位。

實驗結(jié)果

輸出電流變化如下表所示。

 
輸出電流變化。

輸出電壓電流波形如圖4所示。

 
圖4：CH1：Vo；CH2：Io。 [!--empirenews.page--]

不同負(fù)載條件下效率測試結(jié)果如圖5所示。

 
圖5：不同負(fù)載條件下效率測試結(jié)果。

傳導(dǎo)EMI峰值和平均值測試結(jié)果如圖6所示。

 
圖6：傳導(dǎo)EMI峰值和平均值測試結(jié)果。

本文小結(jié)

  本文主要探討基于BCD公司最新LED驅(qū)動電路控制芯片AP3706開發(fā)的LED驅(qū)動電路，實現(xiàn)了寬電壓范圍輸入，恒流輸出，具有方案新穎、元件數(shù)少、體積小、成本低、性能優(yōu)越等特點，可以滿足LED驅(qū)動電路的一系列指標(biāo)要求。