白光LED驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

電路輸入級由全波整流橋和一個(gè)濾波電容組成，完成對交流電的整流濾波。控制級由HV9910B芯片搭建，經(jīng)輸入級濾波后的電壓輸入到芯片的Vin，作為電路的輸入電壓VI，其峰值是310 V，均值為190 V。VDD、LD、PWMD端通過電容器接GND端，以維持相應(yīng)引腳的片內(nèi)電壓。由GATE端輸出頻率一定的方波脈沖信號作為開關(guān)信號控制開關(guān)管，其頻率由RT端所接的電阻設(shè)定，脈沖寬度由CS端采樣電阻RCS反饋的LED電流信號控制。電感L1電路中起著至關(guān)重要的作用，為驅(qū)動(dòng)電路提供濾波和儲(chǔ)能以及續(xù)流供電，以保持負(fù)載中電流的均衡性，恢復(fù)二極管完成構(gòu)建續(xù)流通路的作用。在開關(guān)信號開通半周內(nèi)，由前級濾波后的電勢向LED負(fù)載直接供電，并給L1充電；在開關(guān)信號關(guān)斷半周內(nèi)，由充滿能量的L1給快恢復(fù)二極管、LED組成的回路供能，實(shí)現(xiàn)在一個(gè)周期內(nèi)完成對LED的持續(xù)驅(qū)動(dòng)。
2．2．1 電路參數(shù)計(jì)算和器件選擇
參考芯片的使用手冊和具體電路要求可以確定芯片的外圍器件參數(shù)，首先必須確定電路的工作頻率。由RT引腳接阻值為226 kΩ～1 MΩ的電阻，設(shè)定GATE引腳輸出的開關(guān)信號頻率。該頻率的選擇與電感L值和開關(guān)管性能有關(guān)，一般在市電供電條件下，頻率選擇在25～150kHz。當(dāng)選擇過高頻率時(shí)，需要的電感值較小，但對開關(guān)管的要求很高，此時(shí)開關(guān)管功耗比低頻工作時(shí)大很多。試驗(yàn)中，先設(shè)置到100 kHz開關(guān)頻率，在沒有散熱的情況下MOSFET發(fā)熱量大，極易燒毀。當(dāng)頻率設(shè)置到26 kHz時(shí)，計(jì)算所得電感很大，在工作狀態(tài)中電感上消耗過多能量，也不適合電路的高效率工作，所以開關(guān)工作頻率選50 kHz。
LED的驅(qū)動(dòng)電流設(shè)定為0．35 A，根據(jù)芯片手冊中提供的計(jì)算公式可得到RT值為478 kΩ，在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)可以使用470 kΩ電阻用作RT，采樣電阻RCS=0．62 Ω。
電感L1取值與LED電流的紋波值有關(guān)，一般限制紋波系數(shù)最大為0．3，電感值的計(jì)算公式為

電路驅(qū)動(dòng)了10個(gè)LED，其VLEDS為33 V，Vin是經(jīng)過全波整流和濾波后的峰值電壓，其值為310 V，ILED和fs取值同前，代入式(2)計(jì)算得到L1=5．6 mH，電路中選用6．8 mH的電感。
MOS管選取了性能優(yōu)良的刪，其最大耐壓500V，最大漏極電流5A，導(dǎo)通電阻0.6Ω。二極管選取快恢復(fù)二極管BYV26B，其反向耐壓VD=500 V，正向平均電流1 A，正向?qū)▔航?．2 V。電容C2作為輸出濾波電路實(shí)現(xiàn)電壓濾波，C2在4.7～33μF的電容中選取，前級的濾波電容C0選擇4．7～33μF的極性電容，電容C1使用22μF無極性電容。全波整流橋要求有高耐壓和大的過電流，電路中選取DB206S，可耐脈沖高壓800V，浪涌電流2 A，滿足電路設(shè)計(jì)要求。
2．2．2 電路效率理論計(jì)算參考
整個(gè)電路中的主要損耗由功率MOS管、采樣電阻、負(fù)載LED相連的電感L1、快速二極管以及芯片HV9910B產(chǎn)生。根據(jù)文獻(xiàn)所提供的相關(guān)公式和特定型號的原件參數(shù)，可以計(jì)算得到該電路的總體功耗PLOSS=PMOS+PDIODE+PINDUCTOR+PIC+PRS=0.032+0.389+0.613+0.31+0.008=1.352 W。
電路輸出電功率為Po=33 x0．35=11．6 W，電路的整體轉(zhuǎn)換效率η=11．6／(1．35+11．6)×100％=89.57％。從效率理論計(jì)算結(jié)果來看，該設(shè)計(jì)電路性能優(yōu)良。