一款基于PL3536的18W高效LED驅(qū)動電路

　　摘要：LED光源是一種新型綠色光源，也是取代傳統(tǒng)白熾燈和熒光燈的最佳選擇。針對LED照明設(shè)計了一款高效簡便的18W LED驅(qū)動電路。與傳統(tǒng)的LED恒流驅(qū)動相比，該電路在沒有反饋光耦及次級控制電路的情況下就能實現(xiàn)精準的恒流控制，從而減少了電子元器件的數(shù)量和電路生產(chǎn)成本。主要內(nèi)容包括主要元器件的選型、PCB繪制要點、最終的效果及分析。經(jīng)測試，該設(shè)計輸出電流值可達300 mA ±5%，效率可達82%左右。

　　LED照明作為一種高效節(jié)能的照明技術(shù)，已逐步取代著傳統(tǒng)白熾燈和熒光燈的照明技術(shù)。未來照明行業(yè)的主流必然是LED照明。

　　LED驅(qū)動電源與普通的線性穩(wěn)壓源相比，它具有體積小、成本低、效率高等優(yōu)點。LED驅(qū)動電源主要有恒壓和恒流兩種工作模式，在LED照明早期，一般都采用工作在恒壓模式的驅(qū)動電源，但經(jīng)過長期的實踐發(fā)現(xiàn)其有很多的缺陷。目前大多數(shù)LED驅(qū)動電源都工作在恒流工作模式。對于恒流模式的LED電源，在設(shè)計方面，我們要求無論環(huán)境如何變化它都能輸出恒定的電流且電流紋波都能在要求的范圍內(nèi)。本文所設(shè)計的就是一種工作在恒流模式的LED驅(qū)動電源。

　　1 電路原理與分析

　　本文設(shè)計的是一種基于PL3536的18 W LED驅(qū)動電源，其輸出模式是恒流輸出模式。此設(shè)計的電路主要分為四個部分，分別是：交流輸入端整流濾波設(shè)計、DC/DC變換器設(shè)計、反饋電路設(shè)計、輸出濾波電路設(shè)計。電路原理框圖如圖1所示。

　　1.1 交流輸入端整流濾波設(shè)計

　　交流輸入端整流濾波電路圖如圖2所示。此部分電路主要元器件有熔絲管FUSE，整流二極管D1、D2、D3、D4，電容C1。其中熔絲管是為了防止電源工作電流過大而設(shè)計的。流過熔絲管的電流計算公式為：

　　在此電路中取P0=18 W;η為電源的效率我們?nèi)?3%;umin為交流輸入的最小值，這里取85 V;cosφ為功率因數(shù)，取0.6，代入(1)式得I=0.43 A。又應(yīng)為實際電流不是正弦電流，而是窄脈沖電流，因此得I0=0.65*I=0.28A。所以在此我們?nèi)∪劢z管的規(guī)格為2 A/250 V，對于整流二極管我們選用IN4007。對于輸入濾波電容C1，其估算公式為C=K*P。在本設(shè)計中因為輸入電壓為85 V～265 V，所以K可取2.5μF /W，由此可得C1=2.5*18=45μF，實際取47μf。而對于電容兩端電壓最大值Ucmax=1.4*Uimax=1.4*265=371 V。綜上所述，電容C1實際所取規(guī)格為47 μF/400 V。

　　1.2 DC/DC變換器設(shè)計

　　DC/DC變換器電路圖如圖3所示。該電路圖主元器件有電阻R1、R2、R3、R4、R5;電容C2、C3、C4;二極管D5、D6;高頻變壓器T1;電源芯片PL3536。此部分電路可分為如下幾個模塊設(shè)計。

　　1)鉗位電路

　　在此電路中對于由R2、C2及D5構(gòu)成漏極鉗位保護電路，由于開關(guān)頻率為40 kHz，輸入電壓為85 V～265 V。根據(jù)經(jīng)驗可取電阻R2的型號為150 K/0.5 W，電容C2的型號為2.2 nF/1 kV，對于阻塞二極管D5，可取快速恢復(fù)二極管FR107。

　　2)供電電路

　　當(dāng)電路剛上電時，市電通過整流橋后對電容C3充電，當(dāng)C3上的電壓到達電源芯片工作電壓后，PL3536開始工作，之后就由輔助繞組對PL3536提供工作電壓。

　　通常我們?nèi)訒r間為0.5 s，儲能電容C3取47 μf。啟動電阻的計算公式為：

　　R=t/{ln[(V1-V0)/(V1-VT)]*C} (2)

　　t=0.5 s，V1=264 V，V0=0 V，Vt=14.5 V，C=47 μF代入(2)式得RI=188 k，因此取R1的型號為200 k/0.5 W。對于整流二極管我們選擇IN4007。

　　3)電流檢測電路

　　PL3536的CS端接電阻R5到地。PL3536通過檢測電阻R5兩端的電壓來檢測原邊電感的電流值。其中電阻R5計算方法如下：

　　故R5所取的型號是0.16Ω/7 W。

　　4)補償電容

　　PL3536的comp腳接電容C4到地用于對誤差放大器輸出信號進行相位補償，推薦值為100 nF，此值太大或太小都可能會造成電路工作不穩(wěn)定。

　　5)反饋電路

　　因為PL3536的EA基準電壓為2 V，輔助的電壓最大值為20 V，所以

　　，取R3=20，則R4=2.22 k，取2.3 k。

　　6)高頻變壓器

　　設(shè)Np、Ns及Nb分別為變壓器的原邊、副邊及輔助的繞組匝數(shù)。由于本設(shè)計的電路為反激式電路，故線圈匝數(shù)比公式為：

　　上式中VO為輸出電壓，VDF整流二極管的電壓降，TOFF和TON分別為MOS管的關(guān)斷與導(dǎo)通時間，VIL為最低輸入電壓，Vf為PL3536工作的電源電壓。

　　因為我們變壓器磁芯所選的材料為PC40，開關(guān)頻率為40 k，占空比為0.4，故每1伏電壓的1次繞組匝數(shù)位0.363，結(jié)合(7)、(8)式可得Ns=79.86，Nb=71.07，Nb=23.95。在此我們選擇Ns=80，Np=71，Nb=24?？紤]到電流的作用，本設(shè)計在繞制變壓器時，原邊選用0.28 mm的銅線，副邊選用0.3 mm的銅線，輔助選用0.15 mm的銅線。繞制順序為先原邊40圈加兩層絕緣膠帶，再副邊71圈加兩層絕緣膠帶，然后原邊40圈加兩層絕緣膠帶，最后輔助24圈加兩層絕緣膠帶。