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针对大功率LED应用的低成本电源研究

发布时间:2020-07-21 18:03:42 阅读: 来源:落地镜厂家

由于大功率LED越来越多地应用于普通照明,市场对驱动这些LED的离线电源的需求日益增加。由于LED的V-I(电压-电流)特性,这种电源的输出电流必须是恒流。本文将讨论以飞兆功率开关(FPS)为基础的电源,通过初级端调节实现次级恒流输出。由于该电源无需运算放大器和光耦合器来稳定输出电流,因而在需要安全隔离的情况下其成本效益非常好。

本文引用地址:传统的恒流输出PSU

图1所示为传统的恒流输出离线电源,基于反激式拓扑结构,在输入电压为85~265VRMS时提供700mA的电流和5.1V的最大输出电压。按照其技术数据,该电源应能驱动3W的大功率LED。这个电路简单易懂:经过对市电进行整流(BD1-BD4)和滤波(C2、C3和L1),后接一个带FPS FSQ510的反激电路。

图1:传统的恒流输出电源电路图。

在具备实现先进开关电源的所有功能的集成电路系列中,FSQ510是“最小型”的成员,而且是集成了700V Sense-FET的单芯片器件,而那些功率较大的成员都是双芯片器件,包括一个控制器和一个单独的VDS=650V的Sense-FET。由于这个系列中所有成员的基本功能和行为几乎相同,因此,对采用FSQ510的电源讨论可适用于整个系列。将电源接入市电,就可通过该器件的内部启动电路开始工作,即由内部高压JFET对C8充电,使其达到典型的13V启动电压。一旦达到这个电平,内部Power-MOSFET就进入开关工作状态,电源开始正常工作。此时,JFET关断以降低电源功耗;而FPS则由单独的变压器绕组供电,经D2整流以及R7和C8滤波。

RS2和RS3与DS1和C82构成一个箝位电路(俗称“缓冲器”)网络,吸纳存储在变压器漏电感中的能量。这是为了将漏极电压限制在安全电平上。

变压器副边电压经D1整流和C4滤波,并经L2和C5后滤波。输出电压经R2、R3、R5、R6、U1和U2构成的电路调节。U1将反馈信号耦合到初级,而C6和R17则构成频率补偿电路,从而形成稳定的闭环。

本例中的实际输出电流由并联电阻R11、R13和R14来检测,并借助Q1和U1来调节。当并联电阻上的压降超过Q1的VBE时,U1的LED中将有电流流过,这会使FPS反馈引脚上的电压降低。这样,Power-MOSFET的占空比减小,最终使输出电压以至输出电流减小。由于双极晶体管(BJT)的VBE对温度非常敏感,因此增加了由R10和NTC THR1构成的补偿电路。R8和R9的作用是关闭U2,防止电压回路影响电流调节回路的正常运作。

R12、R15、R16、D4和C10构成了实现FPS中功率MOSFET的准谐振开关功能的电路。准谐振开关指对漏电压进行监视,MOSFET仅在漏电压最小时才导通。这里利用了这样一个物理事实,即当存储在变压器中的能量全部转移到次级后,就会出现漏极电压振荡。这种振荡是由变压器的激磁电感和MOSFET的漏极-源极电容形成的谐振电路造成的。由于开关在最小漏电压时导通,开关损耗大幅降低,EMI性能得到提高。这个同步电路实际上没直接连接到MOSFET的漏极,而是连接到波形相同但电压幅度更低的变压器绕组VCC。

采用初级调节的恒流电源

在反激式转换电路中,无需专门调节电路,就可很好地调节输出电压。这是因为(如忽略寄生效应)两个输出电压的比率等于各自变压器绕组匝数之比率,因此能够调节,比如绕组电压VCC,从而在无需光耦合器的情况下获得相当稳定的隔离输出。图2所示为采用初级稳压的电源,仍然不具备恒流的特点。

采用初级稳压的电源,具备恒定输出电压。

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