基于AP3766的隔離式LED驅(qū)動(dòng)電源方案

引言

在全球能源短缺、環(huán)保要求不斷提高的背景下，世界各國(guó)大力發(fā)展綠色節(jié)能照明，LED照明作為一種革命性的節(jié)能照明技術(shù)，正在飛速發(fā)展。然而，LED 驅(qū)動(dòng)電源的要求也在不斷提高。高效率，高功率因數(shù)，高電流控制精度，高可靠性，安全隔離，符合EMI標(biāo)準(zhǔn)，體積小，成本低等成為L(zhǎng)ED驅(qū)動(dòng)電源的關(guān)鍵評(píng)價(jià)指標(biāo)。

LED驅(qū)動(dòng)電源的具體要求

LED是低壓發(fā)光器件，具有長(zhǎng)壽命，高光效，安全環(huán)保，方便使用等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于交流市電輸入電源驅(qū)動(dòng)，隔離輸出是基于安全規(guī)范的要求。LED驅(qū)動(dòng)電源的效率越高，則越能發(fā)揮LED高光效，節(jié)能的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)高開(kāi)關(guān)工作頻率，高效率使得整個(gè)LED驅(qū)動(dòng)電源容易安裝在設(shè)計(jì)緊湊的LED燈具中。高恒流精度保證了大批量使用LED照明時(shí)的亮度和光色一致性。IEC國(guó)際電工委員會(huì)對(duì)照明燈具提出了明確的諧波要求，即IEC61000-3-2標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，最新的能源之星(Energy Star)標(biāo)準(zhǔn)提出對(duì)于大于5W的LED照明產(chǎn)品，要求功率因數(shù)指標(biāo)，即PF，必須大于0.7。

BCD半導(dǎo)體制造有限公司(簡(jiǎn)稱BCD Semi)專注于電源管理集成電路產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)、工藝制造和銷售。針對(duì)LED驅(qū)動(dòng)電源的特殊要求，BCD公司推出了一系列高性價(jià)比的覆蓋中小功率應(yīng)用解決方案。

AP3766簡(jiǎn)介

AP3766是BCD公司最新推出的LED專用驅(qū)動(dòng)控制芯片，采用原邊調(diào)整控制(PSR)技術(shù)實(shí)現(xiàn)高精度的恒壓/恒流(CV/CC)輸出，省去了副邊光耦及恒壓恒流控制電路，也不需要環(huán)路補(bǔ)償電路實(shí)現(xiàn)了電路的穩(wěn)定控制，并且采用SOT-23-6 小體積封裝，顯著縮小系統(tǒng)體積，降低了系統(tǒng)成本。AP3766具有“亞微安啟動(dòng)電流”專利技術(shù)，降低了系統(tǒng)功耗，提升了效率。能夠使得效率大于80%，空載功耗小于30mW。 AP3766內(nèi)置外部元件溫度變化補(bǔ)償及恒流CC收緊技術(shù)實(shí)現(xiàn)垂直的CC特性，保證了量產(chǎn)情況下±5%的輸出恒流精度。同時(shí)，AP3766內(nèi)置軟啟動(dòng)，過(guò)壓保護(hù)，短路保護(hù)功能，提高了系統(tǒng)可靠性。

AP3766具有很強(qiáng)的系統(tǒng)適應(yīng)性，能夠搭配無(wú)源PFC逐流式電路，輸出圖騰柱驅(qū)動(dòng)電路等外圍線路滿足高功率因數(shù)要求和更大功率輸出。因此，AP3766不僅可以應(yīng)用于GU10射燈,E27泡燈，也可以應(yīng)用于PAR燈，直管燈等。

圖1為AP3766的管腳圖。

圖1. AP3766的管腳圖

3W GU10 LED燈杯方案

目前3W GU10 LED燈杯應(yīng)用廣泛，眾多一體式產(chǎn)品面世，即LED驅(qū)動(dòng)電源與LED燈整合在一體式的燈具中，方便了用戶直接替代白熾燈、節(jié)能燈和鹵素?zé)羯錈?。BCD公司針對(duì)這一應(yīng)用，推出的方案電路原理圖如圖2所示：

圖2 基于AP3766的3W LED驅(qū)動(dòng)電路原理圖

圖3為該方案5W應(yīng)用電路樣機(jī)實(shí)物照片。該電源可驅(qū)動(dòng)3顆1W大功率LED燈，恒流輸出330mA。

圖3 3W GU10 LED燈杯電源

圖4為輸入電壓從85V到265V范圍變壓時(shí)，輸出電流變化曲線。在全球?qū)掚妷悍秶兓瘍?nèi)，輸出電流變化小于20mA。圖5為輸入電壓從85V到265V范圍變壓時(shí)，整機(jī)效率變化曲線。

圖4 基于AP3766的3W LED驅(qū)動(dòng)電路輸出電流線電壓調(diào)整曲線

圖5 基于AP3766的3W LED驅(qū)動(dòng)電路效率曲線

5W 到7W E27 LED球泡燈方案

5W 到7W LED球泡燈，能夠輸出相當(dāng)于60W白熾燈的光通量，必將廣泛進(jìn)入家庭照明。為了滿足IEC61000-3-2諧波標(biāo)準(zhǔn)，降低開(kāi)關(guān)電源對(duì)電網(wǎng)的諧波污染，BCD公司推出高性價(jià)比高功率因數(shù)方案，電路原理圖如圖6所示：

圖6 基于AP3766的5W 到7W LED驅(qū)動(dòng)電路原理圖

該電路方案結(jié)合了逐流式功率因數(shù)校正電路和AP3766無(wú)光耦原邊恒流控制電路，完美地解決了功率因數(shù)和恒流控制的難題。逐流式電路提高整流電路功率因數(shù)的原理在于增大了整流電路的導(dǎo)通角，在輸入交流電壓大于峰值電壓一半時(shí)，整流橋BD1就能導(dǎo)通，避免了傳統(tǒng)不控整流電路只在交流電壓峰值附近才能瞬間導(dǎo)通導(dǎo)致大的電流尖峰和波形畸變問(wèn)題，從而降低了總諧波失真度，即THD。[!--empirenews.page--]

圖為該方案5W到7W應(yīng)用電路樣機(jī)實(shí)物照片。

圖為AP3766 5W到7W應(yīng)用電路樣機(jī)

圖7為輸入電壓從85V到265V范圍變壓時(shí)，輸出電流變化曲線。在全球?qū)掚妷悍秶兓瘍?nèi)，輸出電流變化小于20mA。圖8為輸入電壓從85V到 265V范圍變壓時(shí)，整機(jī)效率變化曲線。圖9為輸入電壓從85V到265V范圍變壓時(shí)，功率因數(shù)變化曲線?？梢?jiàn)，該電源最大功率因數(shù)接近0.9，效率超過(guò) 80%。

圖7 基于AP3766的5W到7W LED驅(qū)動(dòng)電路輸出電流線電壓調(diào)整曲線

圖8 基于AP3766的5W到7W LED驅(qū)動(dòng)電路效率曲線

圖9 基于AP3766的5W到7W LED驅(qū)動(dòng)電路功率因數(shù)曲線

10到20W LED直管燈方案

對(duì)于更大功率的ED直管燈應(yīng)用，AP3766通過(guò)外加推挽電路，可以擴(kuò)大輸出功率范圍。圖10為該方案電路圖。

圖10基于AP3766的LED直管燈方案驅(qū)動(dòng)電路原理圖

圖10中F1為保險(xiǎn)絲，L1,C11,L2,C12組成共模和差模EMI濾波器。C2,C3,D3,D4,D6構(gòu)成一個(gè)逐流式電路實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正功能。經(jīng)過(guò)逐流式電路后，由T1,Q1,D1,C5構(gòu)成的反激式開(kāi)關(guān)電源電路完成隔離輸出和變壓功能，控制芯片U1實(shí)現(xiàn)反激式開(kāi)關(guān)電源電路的開(kāi)關(guān)控制功能。反激式開(kāi)關(guān)電源電路具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安全隔離，成本低的優(yōu)點(diǎn)，特別適合小功率LED驅(qū)動(dòng)電源的要求。而采用原邊開(kāi)關(guān)控制方式的反激式開(kāi)關(guān)電源電路省去了副邊輸出恒流恒壓檢測(cè)電路和光耦器件，進(jìn)一步降低了成本，提高了系統(tǒng)可靠性和性價(jià)比。

圖10中，電阻R1,R2為芯片U1的啟動(dòng)電阻，連接到芯片的VCC腳，給芯片提供一定大小的啟動(dòng)電流。D5,R11,C9構(gòu)成反激式開(kāi)關(guān)電源電路的吸收電路，在開(kāi)關(guān)Q1關(guān)斷后，吸收開(kāi)關(guān)上的尖峰電壓。Na為輔助繞組，與D2,R6,C4構(gòu)成芯片U1的供電回路。同時(shí)，輔助繞組電壓經(jīng)過(guò)電阻 R10,R9分壓，連接到芯片的FB腳，作為輸出電壓的檢測(cè)和開(kāi)路保護(hù)電路。

R5A,R5B為開(kāi)關(guān)Q1的電流檢測(cè)電阻，經(jīng)過(guò)R4后連接到芯片的CS腳，即U1的電流采樣腳。芯片U1的1腳為輸出驅(qū)動(dòng)腳，經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓管Z1，由Q2,Q3組成圖騰柱驅(qū)動(dòng)電路放大驅(qū)動(dòng)能量后連接到MOS管Q1的柵極，控制開(kāi)關(guān)Q1的開(kāi)通和關(guān)斷。

圖11為基于AP3766的13W LED驅(qū)動(dòng)電路實(shí)物照片。

圖11. 基于AP3766的13W LED驅(qū)動(dòng)電路實(shí)物照片

該電路主要性能指標(biāo)測(cè)試結(jié)果如表1所示：

測(cè)試結(jié)果表明，在230V輸入電壓下，功率因數(shù)PF約為0.8，效率大于85%，滿足了LED驅(qū)動(dòng)電源各項(xiàng)規(guī)格要求。

結(jié)語(yǔ)

本文簡(jiǎn)要介紹了BCD公司最新推出的基于AP3766的LED驅(qū)動(dòng)電源一系列方案，滿足LED射燈、球泡燈和直管燈等各種應(yīng)用需求。具有方案新穎、元件數(shù)少，體積小，成本低，性價(jià)比高的優(yōu)點(diǎn)，可以全面滿足LED驅(qū)動(dòng)電路的效率、功率因數(shù)、安全隔離、EMI、電流控制精度、可靠性等全面要求。