小功率LED驅動電源技術拓撲方案

隨著全球各國日益注重節能減排的要求， LED作為新光源以其高效節能越來越得到廣泛的應用。下面主要介紹關於小功率段1-30W之間的LED驅動應用非隔離技術方面的介紹。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/175936.htm

　　一 阻容降壓：

　　1. 阻容降壓的原理和應用：

　　電容降壓實際上是利用容抗限流， 而電容器實際上起到一個限制電流和動態分配電容器和負載兩端電壓的角色。

　　2. 採用電容降壓時應注意以下幾點：

　　根據負載的電流大小和交流電的工作頻率選取適當的電容， 而不是依據負載的電壓和功率， 限流電容必須採用無極性電容， 不能採用電解電容。而且電容的耐壓須在400V以上， 最理想的電容為聚丙烯金屬薄膜電容。 電容降壓不能用於大功率條件， 一般用於5W以下小功率應用場合， 電容降壓不適合動態負載條件， 電容降壓不適合容性和感性負載， 在LED電源的驅動方面應用上適合單電壓應用。

　　3. 阻容降壓式簡易電源的基本電路如（圖1）

圖1.

　　C1為降壓電容器， D1, 2, 3, 4為橋式整流二極體， ZD1是穩壓二極體， R1為關斷電源後C1的電荷洩放電阻。

　　4. 器件選擇

　　電路設計時， 應先測定負載電流的準確值， 然後參考示例來選擇降壓電容器的容量。因為通過降壓電容C1向負載提供的電流Io, 實際上是流過C1的充放電電流Ic.C1容量越大， 容抗Xc越小， 則流經C1的充、放電電流越大。當負載電流Io小於C1的充放電電流時， 多餘的電流就會流過穩壓管， 若穩壓管的最大允許電流Idmax小於Ic-Io時易造成穩壓管燒毀。為保證C1可靠工作， 其耐壓選擇應大於兩倍的電源電壓。洩放電阻R1的選擇必須保證在規定的時間內洩放掉C1上的電荷。

　　5. 實際參數計算方法：

　　已知C1為0.33μF, 交流輸入為220V/50Hz, 求電路能供給負載的最大電流。

　　C1在電路中的容抗Xc為：

　　Xc=1 /（2 πf C）= 1/（2*3.14*50*0.33*10-6）= 9.65K

　　流過電容器C1的充電電流（Ic）為：

　　Ic = U / Xc = 220 / 9.65 = 22mA.

　　二 線性驅動電路：

　　1. 典型的電路如（圖2）

　　圖2

　　2. 工作原理：

　　R3為恆流電阻， 利用R3的壓降來控制TL432的開關， 在利用432的開關來控制Q1的導通從而達到輸出恆流的目的， 選擇432的目的是利用432基準為1.21V來降低在R3上的損耗。電流恆流值之為1.21/R3, R1選擇根據Q1的放大倍數來選取。

　　3. 應用場合注意事項：

　　此電路建議應用在單電壓輸入， 輸出電流小電流的LED電源驅動上， 比如球泡燈， T管等， 一般建議輸出電流在100mA下。同時輸出電壓越接近輸入會比較好， 這樣避免Q1的的壓降過大而造成損耗過大， 效率較低， 因此LED的使用也最好串聯使用。

　　三 恆流二極體驅動電路

　　1. 典型的電路如（圖3, 圖4）

　　圖3

　　圖4

　　2. 工作原理

　　理想的恆流源是一種內阻為無窮大的器件， 不論其兩端電壓為何值， 其流經的電流永遠不變。當然這種器件是不可能存在的。實際的恆流二極體相當於一個在一定工作電壓範圍內 例如25-100V其電流恆定為某一值例如20mA.其等效電路如圖5所示

　　圖5

其內阻為Z, 並聯的電容大約為4-10pF.其典型的伏安特性如圖六所示。

　　圖6

　　它在某一個電壓範圍內有一段恆流區間， 在這個區間， 流經的電流幾乎不變， VL為到達IL的電壓值， IL大約為0.8Ip.

　　3. 應用注意事項

　　由於恆流二極體需要一定的電壓Vk才能夠進入恆流， 所以太低的電源電壓是無法工作的。通常這個Vk大約在5-10V左右 所以大多數採用電池供電的LED是無法工作的， 最大電流由於恆流二極體的功耗受到限制， 所以過大的電流也是不合適的。例如1W的LED通常需要350mA, 恆流二極體就很難提供， 目前比較合適的使用場合就是交流市電供電的LED燈具採用很多小功率LED串聯也就是高壓小電流的情況是最為合適；但是由於恆流二極體的耐壓有一定的限制 所以它所能吸收的電源電壓變化也是有限的。就拿100V耐壓的CRD來說用在220V市電電源裡都還只能對付有限的電壓變化。220V經過橋式整流以後它的輸出直流電壓大約為264V.如果市電變化+10% ~-15%就相當於整流後為290~187V, 電壓變化103V.已經超過其耐壓了。因為LED伏安特性的非線性 所以很難用公式來表示。總之當市電電壓降低時LED中的電流就會隨市電電壓的降低而降低。其亮度也會跟著變。 典型應用電路中圖3為典型的應用電路， 圖4為加了阻容降壓的應用電路為了應對低電壓的輸出場合。

　　四 採用單極PFC的Buck電路

　　隨著目前法規和能效的需求， 針對LED應用提出高PF以及適應全電壓範圍都能可靠工作的要求， 並且朝小型化方面發展， 因此之前的填谷式的PFC電路也需要增加兩個高壓電容因體積的限制不太適合應用。有鑑如此， 國內外很多廠商都推出了適應球泡燈和T管之類的非隔離電源應用驅動方案， 下面就以通嘉科技的LD7832做為典型介紹。

　　1. LD7832介紹

　　LD7832是一款應用在Buck電路中採用TM模式控制的高PF值LED驅動控制晶片， 應用外圍元件少最大限度的減少了PCB尺寸， 保護功能齊全， 滿足各項功能測試和可靠性應用測試的要求， 設計調試相當簡單， 最大限度的滿足客戶要求快速設計上線量產並滿足法規的需求， 適合在30W以下球泡燈， T管等產品應用， 為了適應不同需要， LD7832有外置MOS和內置MOS（2A）不同的版本供選擇。

　　2. 特點 內置600V高壓啟動電路

　　高PFC功能控制器

　　高效過渡模式控制

　　低成本設計應用外圍零件最少

　　電流調整精度高

　　寬範圍 UVLO （17V開， 8V 關）

　　Vcc 過電壓保護功能

　　ZCD欠壓保護功能

　　Cs短路保護功能

　　環路開路保護功能

　　IC內部OTP保護功能（針對集成MOS IC）

　　250mA/-500mA驅動能力

　　3. 工作原理

　　LD7832是採用電壓模式控制在邊界條件下工作的固定開通時間的PFC控制器， 利用IC的Comp電壓和IC內部的Ramp信號做比較來決定MOS的開通時間。工作原理波形如下圖7.