無(wú)電解電容的LED驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)

許多國(guó)家正在積極發(fā)展LED照明技術(shù)。高亮度LED要達(dá)到長(zhǎng)壽命，并且要盡量小的光衰，溫度的控制是關(guān)鍵，因此與其他光源相比，LED燈都需要一塊比較大的散熱器。為了獲得理想的散熱效果，將LED與散熱器直接接觸可以獲得最小的熱阻，將散熱器暴露在空氣中是一種簡(jiǎn)單有效的設(shè)計(jì)方法，但卻帶來(lái)了安全隱患，不過(guò)如果采用隔離的LED驅(qū)動(dòng)器方案將解決此問(wèn)題。在保證一定溫度條件下，LED壽命可以輕松超過(guò)20000小時(shí)，因此驅(qū)動(dòng)器的壽命將成為整個(gè)燈具長(zhǎng)壽命的關(guān)鍵因素。

　　眾所周知，電解電容是影響開關(guān)電源壽命的重要元件，限于電解電容的結(jié)構(gòu)，很難匹配LED的長(zhǎng)壽命要求，因此有必要開發(fā)一種無(wú)電解電容的驅(qū)動(dòng)器。此外根據(jù)能源之星于2008年11月發(fā)布的固態(tài)照明燈具計(jì)劃標(biāo)準(zhǔn)1.1版，其中對(duì)LED驅(qū)動(dòng)器的PF值提出了要求，即民用燈具大于等于0.7，商用大于等于0.9。

　　本設(shè)計(jì)使用ST的新VIPer系列控制器VIPer17H，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用電路進(jìn)行一些修改后開發(fā)出一款3.6W無(wú)電解電容LED驅(qū)動(dòng)器。輸入為100~240Vac/ 50~60Hz ，輸出為10V/360mA(平均值)，電路圖如圖1。

　　VIPer17是意法半導(dǎo)體(ST)新一代單片集成控制器，采用了BCD6和SuperMESH制程(圖2)，擁有更低的待機(jī)功耗，開關(guān)部分是一顆耐壓800V的MOSFET，加上完備的保護(hù)功能，包括OVP、OCP、OTP、SCP、Brownout等，可以使設(shè)計(jì)擁有更多的安全裕量。

　　在此芯片的7個(gè)引腳中，CONT腳比較特殊，具有兩個(gè)功能，見(jiàn)圖3：

　　1. 設(shè)定允許流過(guò)MOSFET的最大電流值Idlim;

　　2. 設(shè)定過(guò)壓保護(hù)點(diǎn)。

　　此3.6W無(wú)電解電容設(shè)計(jì)即是利用該引腳改變Idlim值來(lái)實(shí)現(xiàn)，根據(jù)芯片工作原理，當(dāng)CONT引腳外接一顆電阻Rlim到GND時(shí)，在一定區(qū)間內(nèi)，隨著電阻值變小， MOSFET的限流點(diǎn)也會(huì)相應(yīng)的變小，對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)圖4。從本質(zhì)上看，隨著Rlim的變小，是改變了流出CONT引腳的電流值，從而改變內(nèi)部的限流點(diǎn)。因此，如果再通過(guò)電阻連接CONT引腳與輸入整流橋的輸出端(如圖1的R11，R12)，那么流出CONT引腳的電流將會(huì)跟隨輸入電壓變化，進(jìn)而改變限流值，輸入升高，則限流點(diǎn)變大，反之亦然。通過(guò)這一步的變化，我們可以看到，流過(guò)開關(guān)管的電流值在一定程度上跟隨輸入電壓變化，輸入特性類似于PFC電路，因此可以采用PFC的電路結(jié)構(gòu)，一個(gè)小容值的輸入電容(一般為薄膜電容)。此設(shè)計(jì)采用的是一個(gè)0.1mF的薄膜電容，同時(shí)控制回路也類似于PFC電路的設(shè)置，非常低的回路增益穿越頻率，這樣可以獲得相對(duì)高的PF值和穩(wěn)定性。此時(shí)輸入端的電解電容已經(jīng)去掉。在滿足EMC要求的前提下，此電容的取值可以盡量小些，這樣可以獲得較高的PF值。