一種無電解電容高亮度LED驅(qū)動電源設(shè)計(jì)

BUCK變換器及其優(yōu)勢

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(shí)，is>0;在開關(guān)打開時(shí)，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(biāo)準(zhǔn)：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(shí)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.

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?yàn)檫@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(shí)間trr<100ns.考慮裕量，其選擇的參數(shù)為：3A/60V/75ns.

保護(hù)電路

MIP553內(nèi)置過壓、過流、過熱、LED短路的保護(hù)電路，但并無LED開路時(shí)保護(hù)電路的設(shè)計(jì)。LED開路時(shí)的保護(hù)電路的思想主要有穩(wěn)壓二極管保護(hù)、三極管保護(hù)、偏壓線圈保護(hù)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(hù)電路。其電路圖如圖3所示。當(dāng)LED開路時(shí)，輸出電壓上升，若輸出電路有穩(wěn)壓二極管的保護(hù)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。

控制電路的設(shè)計(jì)

控制電路由MIP553及其外圍電路組成，如圖4所示。

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MIP553芯片實(shí)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(hù)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%,THD<20%.

MIP553的漏極電流由引腳CL和EX控制，因此連接這兩個(gè)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(gè)最大漏極電流要流經(jīng)LED,因此設(shè)置參考值時(shí)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(yùn)行、抑制外部噪聲。因此，其值要選擇得當(dāng)。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(biāo)準(zhǔn)值為1~10μF之間;CEX,抑制外部噪聲進(jìn)入EX引腳，其參考標(biāo)準(zhǔn)值在470~1000pF之間;CCL,抑制外部噪聲進(jìn)入CL引腳，如果其值太大的話，那么pF值將會受到嚴(yán)重的影響，因此其值應(yīng)小于1000pF.

仿真結(jié)果

利用Multisim對電路進(jìn)行仿真，得到的結(jié)果如圖5所示。

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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(jì)要求。

本文介紹了利用MIP553進(jìn)行設(shè)計(jì)的LED驅(qū)動電源，并通過仿真證明了其輸出電流的穩(wěn)定性，有很好的應(yīng)用前景。