離線式LED驅(qū)動電路設(shè)計

作為一種新型的節(jié)能、環(huán)保的綠色光源產(chǎn)品，LED擁有廣闊的市場前景。市場現(xiàn)階段已經(jīng)出現(xiàn)上千款LED驅(qū)動IC。其中我們遇到比較多的是單芯片線路結(jié)構(gòu)(圖1a)。
　　根據(jù)IC的數(shù)據(jù)表可知，這類IC為工作于PWM方式的高效LED驅(qū)動控制電路，借助于外部電路，能適應(yīng)從8V到450V 的寬輸入電壓范圍。通過外部的電阻(或電容)可設(shè)定固定頻率控制外部功率MOS管，以恒流的方式可靠地驅(qū)動LED串。LED的電流可以通過選擇恰當(dāng)?shù)南蘖麟娮鑱碓O(shè)定。同時提供線性調(diào)光功能，支持低頻可變占空比的數(shù)字脈沖(PWM)調(diào)光功能。

　　根據(jù)應(yīng)用場合和按照不同的標(biāo)準(zhǔn)，其驅(qū)動方案可以分為三種。
　　按照PWM調(diào)節(jié)方式，可以分成恒定頻率和恒定關(guān)斷時間兩類(圖1)。

　　在穩(wěn)定狀態(tài)下加在電感兩端的電壓乘以導(dǎo)通時間等于關(guān)斷時刻電感電壓乘以關(guān)斷時間：Von*Ton=Voff*Toff，即(Vin-Vo)*Ton=Vo*Toff。
　　從電感的計算公式可以看出這兩者之間的差異性，圖1a中的電感計算式為L = (Vin–Vo) * Ton /ΔI ，圖1b中的電感計算式為L＝Vo*Toff/ΔI。Io=Ip-ΔI /2。如圖2所示電流波形示意圖，電感確定后，圖2a中輸入電壓Vin變化導(dǎo)致紋波電流ΔI變化，以致輸出電流變化；圖2b中的紋波電流ΔI與輸入電源電壓無關(guān)。因此在電壓波動較大的寬電壓應(yīng)用環(huán)境下，使用恒定關(guān)斷時間電路方式。

　　按照是否隔離，可以分成隔離和非隔離兩類。
　　隔離和非隔離驅(qū)動方式主要針對市電交流輸入而言。當(dāng)采用圖3a的非隔離方式時，建議工作在電流連續(xù)模式；當(dāng)采用圖3b的隔離方式時，建議變壓器工作在非連續(xù)方式(即每個周期結(jié)束時，變壓器無剩磁)，這樣可以保證每次開關(guān)周期，變壓器原邊傳送給副邊的能量相同(與電源電壓無關(guān))。

　　圖3b隔離方式為反激式電路結(jié)構(gòu)，當(dāng)Q1導(dǎo)通時，原邊繞組電流增加，副邊繞組無電流，負載通過C2續(xù)流。當(dāng)Q1關(guān)斷時，副邊繞組導(dǎo)通，變壓器存儲的能量通過副邊繞組釋放為負載。變壓器轉(zhuǎn)移功率P＝1/2*Imax*Imax*L*Fosc。采用這種隔離方式時，必須注意副邊不在環(huán)路控制中，有可能出現(xiàn)大電流從而損害LED。使用時必須增加保護電路限流。
　　
　　按照電源類別，可以分成交流和直流兩類。
　　當(dāng)交流市電作輸入時，只需要將電源電壓整形濾波后接入直流應(yīng)用電路。 [!--empirenews.page--]

基于AX2028的LED驅(qū)動電路設(shè)計
　　LED產(chǎn)品對其驅(qū)動電源的要求包括：穩(wěn)定、可靠、高效、通用。AX2028是一款LED驅(qū)動恒流控制芯片，系統(tǒng)應(yīng)用電壓范圍為12VDC至600VDC，占空比為0～100%，固定關(guān)斷時間工作模式。它支持交流85V～265V輸入，非隔離和隔離應(yīng)用方案。AX2028采用獨特的技術(shù)進行恒流控制和補償方法，使LED電流在交流85V～265V范圍內(nèi)變化小于±3％。AX2028采用優(yōu)化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使得系統(tǒng)效率高于92％。可廣泛應(yīng)用于E14、E27、PAR30、PAR38、GU10等燈杯和LED日光燈。

　　AX2028具有多重LED保護功能，包括LED開路保護、LED短路保護、過溫保護。在系統(tǒng)故障出現(xiàn)的時候，電源系統(tǒng)進入保護狀態(tài)，直到故障解除，系統(tǒng)又重新進入正常工作模式。

　　在AX2028_TUBE_18W非隔離應(yīng)用設(shè)計(圖4)中，LED光源陣列設(shè)計為0.06W白光LED(SMT或草帽燈)24個串聯(lián)、12串并聯(lián)的方案，驅(qū)動288個小功率WLED，總功率為18W。
　　電路采用了EMI抑制電路、整流濾波電路、填谷PFC電路、AX2028恒流系統(tǒng)電路來驅(qū)動LED工作。

　　
　　AX2028_TUBE_12W簡化板應(yīng)用方案的性能指標(biāo)如下：
　　寬電壓AC 85～265v；輸出 12串12并
　　電流220MA±1MA(輸出電流可調(diào))
　　電壓調(diào)整率：1%
　　負載調(diào)整率：3%
　　電源效率＞88%
　　PFC＞0.92
　　THD＜45
　　短路保護
　　開路保護；空載輸出限壓＜48V(限壓可調(diào))
　　MOS溫升＜20℃
　　規(guī)格指標(biāo)：
　　單面PCB布局
　　190mm*16mm*11mm，適合T8、T10、日光燈管
　　不易導(dǎo)致器件虛焊，貼片采用豎式排列
　　無噪聲
　　采用獨特電路結(jié)構(gòu)，無閃爍
　　高性價比
　　對于非隔離的燈具，其設(shè)計原理可延用上述LED日光燈應(yīng)用典型方案設(shè)計思路經(jīng)行選擇，改變LED光源排列方式，則可以變換成各種不同形式的LED燈具。針對各種LED燈具對驅(qū)動電源的不同要求，可以改變電源的輸出特性設(shè)計來滿足各不相同的需求。AX2028可應(yīng)用于設(shè)計隔離與非隔離的球泡燈、PAR燈、筒燈、嵌燈、洗墻燈、臺燈、可控硅調(diào)光燈等LED光源燈具的驅(qū)動電源。
本文小結(jié)
　　AX2028在設(shè)計上的重大改進使得性能更趨完善，固定Toff工作模式、高占空比、高達92%的效率、高恒流精度等特性，使其更適用于LED照明燈具的驅(qū)動電源應(yīng)用。