工程師技術(shù)分享：無電解電容LED驅(qū)動電路設(shè)計

Buck變換器又稱為降壓變換器、串聯(lián)開關(guān)穩(wěn)壓器、三端開關(guān)型降壓穩(wěn)壓器，是一種輸出電壓等于或小于輸入電壓的單管非隔離DC/DC變換器。

工作中的輸入電流is，在開關(guān)閉合時，is>0；在開關(guān)打開時，is=0，故is是脈動的，但輸出電流io在電感、二極管、電容的作用下卻是連續(xù)的、平穩(wěn)的。特別適合為LED提供工作電流。

FRD1的選擇標準：額定電流大于2倍的輸出電流，額定電壓大于輸入電壓，其反向恢復(fù)時間也要在100ns以內(nèi)，考慮裕量，F(xiàn)RD1的參數(shù)為：15A，600V，trr=50ns。用類似的方法選擇T1和Cout，那么其參數(shù)分別為：T1：680μH；Cout：1μF，50V。2.2穩(wěn)壓二極管DD1

在低輸入電壓的某范圍內(nèi)，若沒有像DD1的這種反向裝置，那么在開關(guān)關(guān)斷的瞬間將會有反向電流流過IPD，而IPD是不允許有這種電流的，因為這種反向電流將會導(dǎo)致IPD的損壞。

DD1所受到的各應(yīng)力：IDD>2·Io=2×0.35=0.7A，UDD>Uo，反向恢復(fù)時間trr100ns?？紤]裕量，其選擇的參數(shù)為：3A/60V/75ns。

2.3保護電路

MIP553內(nèi)置過壓、過流、過熱、LED短路的保護電路，但并無LED開路時保護電路的設(shè)計。LED開路時的保護電路的思想主要有穩(wěn)壓二極管保護、三極管保護、偏壓線圈保護等，考慮到成本和結(jié)構(gòu)，文中選擇具有穩(wěn)壓二極管的保護電路。其電路圖如圖3所示。當LED開路時，輸出電壓上升，若輸出電路有穩(wěn)壓二極管的保護電路，那么穩(wěn)壓二極管將LED的電壓嵌位在二極管的壓降之下，這樣就能防止輸出電容的毀壞。

2.4控制電路的設(shè)計

控制電路由MIP553及其外圍電路組成，如圖4所示。

MIP553芯片實現(xiàn)寬電壓85～277V/AC輸入，內(nèi)置MOS，結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定，可不需要電解電容，支持隔離或非隔離方案，單電源輸出功率 6～30W，恒定電流輸出1A。電源具有過壓、過流、過熱保護功能，安全穩(wěn)定性高，體積小，發(fā)熱量低，電源效率≥80%，功率因數(shù) ≥95%，THD20%。

MIP553的漏極電流由引腳CL和EX控制，因此連接這兩個引腳的電阻RCL、REX的設(shè)置將直接影響漏極電流的大小。最大漏極電流可由REX來確定，考慮到這個最大漏極電流要流經(jīng)LED，因此設(shè)置參考值時應(yīng)該注意。

REX=(VDD(ON)-VEXH)/IEX=(6.5-2.8)/103=36kΩ(3)

其中，假設(shè)輸入電壓100V，輸出電壓28V，電流：400mA，最大漏極電流設(shè)為1.0A。

CVDD、CEX、CCL的作用是穩(wěn)定MIP553的運行、抑制外部噪聲。因此，其值要選擇得當。CVDD，穩(wěn)定VDD的電壓、抑制LED的閃爍，特性不受溫度影響、不產(chǎn)生額外的噪聲，參考標準值為1～10μF之間;CEX，抑制外部噪聲進入EX引腳，其參考標準值在470～1000pF之間;CCL，抑制外部噪聲進入CL引腳，如果其值太大的話，那么pF值將會受到嚴重的影響，因此其值應(yīng)小于1000pF。2.5仿真結(jié)果

利用Multisim對電路進行仿真，得到的結(jié)果如圖5所示。

從圖5中可以看出，輸出電壓穩(wěn)定在27V，電流穩(wěn)定在0-35A，符合設(shè)計要求。

LED電源的挑戰(zhàn)

LED作為新型的電光源，在制作大型發(fā)光立體字和發(fā)光標識中有著明顯的優(yōu)勢，其控制電壓低，成本低，可靠性高。雖然LED產(chǎn)品在國內(nèi)外市場有著愈演愈烈的發(fā)展趨勢，但是LED照明畢竟是新興的產(chǎn)業(yè)，目前還沒有廣泛的普及，因此LED驅(qū)動電源不可避免的在各方面存在著挑戰(zhàn)：首先，由于LED的正向電壓會隨著電流和溫度而變化，其“色點”也會隨著電流和溫度而漂移，為了保證LED的正常工作，就要求其驅(qū)動器無論在輸入條件和正向電壓如何變化的情況下都要限制電流。其次，如果需要LED調(diào)光，通常采用的是脈寬調(diào)制調(diào)光技術(shù)，典型的PWM頻率是 1～3kHz。最后，LED驅(qū)動電路的功率處理能力必須充足，且功能強固，可以承受多種故障條件，易于實現(xiàn)。