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高效率LED驅動電路的設計

時間：2010-04-12 04:26:06

關鍵字： LED驅動電路 BSP 調試 LED燈

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[導讀]摘要：恒流驅動是最佳的LED驅動方式，設計采用了市電220 V給LED燈供電的開關電源式恒流源，解決了降壓、整流、變換效率高、較小的體積、較低的成本、還有安全隔離等一系列問題。經過實物電路的調試，設計基本上能實現(xiàn)

摘要：恒流驅動是最佳的LED驅動方式，設計采用了市電220 V給LED燈供電的開關電源式恒流源，解決了降壓、整流、變換效率高、較小的體積、較低的成本、還有安全隔離等一系列問題。經過實物電路的調試，設計基本上能實現(xiàn)上述要求，驗證了設計方案的可行性。
關鍵詞：功率級LED；LED恒流驅動；開關電源

0 引言
在能源和環(huán)境問題日趨嚴重的今天，以高效、節(jié)能、環(huán)保以及長壽命為主要特點的大功率照明LED獲得了人們的重視。隨著其性能的提高以及生產成本的下降，大功率照明LED將逐步取代白熾燈和熒光燈，引發(fā)人類照明史上又一次革命。與此同時，大功率照明LED驅動集成電路的開發(fā)也由于大功率LED應用的逐漸普及得到了長足的發(fā)展。本設計是一個開關電源式恒流驅動電路，是基于美國Power Integrations公司推出的第二代增強型高效小功率隔離式開關電源集成電路TinySwitch-II系列的TNY268來設計的。

1 電路總體結構及設計
1．1 電路原理框圖

1．2 電路原理圖

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1．3 主要工作流程
    輸入的市電(AC～220 V)經過AC-DC整流濾波電路，接入電源隔離變壓器，單片開關電源芯片TNY268P，變壓器的次級輸出電壓經過輸出整流濾波電路。D7、Q1為開路保護電路。
    TNY268P與電源隔離變壓器以及C5構成開關電源電路部分，電源隔離變壓器次級輸出經過D6整流，C6、L3濾波，向負載提供直流電壓。開關恒流電源是輸出電流取樣，通過電流負反饋，穩(wěn)定輸出電流。即流經負載的電流經過R5、R6產生電流負反饋經過光耦PC817調節(jié)TNY268P的功率輸出以達到恒流的目的。
1．4 部分電路及元器件說明
1．4．1 單片電源電路
    TNY268P是把控制IC和功率MOSFET集成在一起的功率IC，它有四個功能引腳：漏極(D)、源極(S)、旁路(BP)、使能(EN)，如圖3所示。

TNY268P是Tiny Switch-Ⅱ系列里的一種，是美國Power Integrations公司繼TinySwitch之后。最新推出的第二代增強型高效小功率隔離式開關電源用集成電路。用TNY268P構成電源系統(tǒng)時，成本比分立元件PWM和其他集成／混合式電源方案低、體積小、效率和可靠性高，特別適合于要求低成本、高效率的應用場合。
圖4為TNY268P的功能框圖，其典型應用電路如圖5所示。

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3 調試
    在制作單面板完成后，就要進行調試了，先用萬用表，檢測各部分是否焊接的恰當，是不是還有虛焊的地方，如有就要重新焊接此處，如一切正常，把電路接好通電，再進行進一步的調試。
    在調試本電路的過程中，曾經歷多次失敗，并且找不出原因。故障表現(xiàn)是：輸出電流不穩(wěn)；開關振蕩也不穩(wěn)。檢查電路元件參數(shù)又與原理電路圖相符，當時首先懷疑TNY268P質量有問題，換了一塊新的，故障依舊。后將電路元件參數(shù)作大范圍的改變再試，也未見好的效果。正當寸步難行時，突然想到故障不在原理上，可能就在接線工藝上：是否控制地與電源地沒有嚴格分開(混用)，導致電源大電流通過公共地線所形成的壓降對控制端產生了干擾。隨后便按以下規(guī)范去做：
    (1)在試驗接線及制作印制電路板時，控制地與電源地必須嚴格分開，不能混用。
    (2)控制極旁路支路C4應盡可能靠近BP、S極連接。
    再一試，全部故障現(xiàn)象消失，難題迎刃而解，試驗獲得成功。

4 結束語
造成LED燈使用中存在嚴重的安全隱患的原因是現(xiàn)用的開路過電壓保護方案有缺陷，它僅考慮了恒流驅動器自身安全需要，將開路電壓限制在略高于最高工作電壓之上。而對LED燈在此條件下，接上去，輸出電容C6的放電是否會對LED燈造成傷害，全然沒有顧及。理想的方案應該是對驅動器和對LED都是安全的：開路發(fā)生后，當輸出電壓上升到過電壓設定值時，控制電路應馬上動作，將輸出電壓撲滅至接近于零，C6儲能很少。此方案正在探索研究中。

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