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基于MIP553芯片的高亮度LED驱动电源设计

针对现有LED驱动电路存在电解电容限定寿命的不够,提出了一种无电解电容的LED驱动电路的设计措施。该措施采纳Panasonic松下MIP553内置PFC可调光LED驱动电路的芯片,与外部非隔离底边斩波电路合成作为基础的电路布局,输出稳定的电流用以满意LED事情的必要。同时设计保护电路来保护负载。实验结果注解,节制器芯片能稳定事情,并且可以实现27V的恒压输出和350mA的恒流输出。

LED(发光二极管)以其节能、环保、高亮度、长命命等诸多优点成为新一代的绿色照明光源。跟着LED照明技巧的日渐成熟,它终将用于生活的各个方面,并成为照明光源的新宠。然而,高效率、低资源、高功率因数和长命命的驱动电源是LED灯发光品德和整体机能的关键。

现在市道市面上替代一样平常灯泡的LED灯是白炽灯泡寿命的约40倍,相称于4万小时。因为LED是直流电流驱动零件,经由过程流过的电流,直接将电能转变为光能,是以也称为光电转换器。由于不存在摩擦、机器损耗,以是在节能方面比一样平常的光源的效率高。然则,当AC电源接通时,一样平常是应用整流零件和平滑回路的直流稳定化电源,该平滑回路中需要的电解电容会因周围的温度及自身的发烧而上升10℃,而导致寿命减半以是电解电容阻碍了LED照冥用具的寿命。

为了前进驱动电源的寿命、简化电路、低落资源以及前进功率密度,有需要去掉落电解电容,为此文中提出一种无电解电容的高亮度LED驱动电源。

1 LED电源的基础事情道理

采纳BUCK变换器、IPD节制实现开关电源,输出恒定的电流和电压,驱动LED灯。电路的总体框图如图1所示。

主电路部分,在市电之后紧接着接了一个滤波器,它的感化是滤除电源中的高次谐波以及电源中的浪涌,使得节制电路受电源的滋扰小。输入整流部分采纳一体式的整流桥,经由过程二极管的单领导通的特点将电平在零点高低浮动的交流电转换为单向的脉动的直流电,再在滤波电容和电感的感化下,输出直流电压。颠末MIP553和BUCK电路的调节和节制后输出供LED应用的电压。

2 LED电源的详细设计

2.1 输入电路的设计

为了延长LED驱动电源的应用寿命,使之与LED相匹配,必须要去除电路中的电解电容。

电路的设计指标为:输入交流电压Vm:198—264VAC/50Hz;输出电压Vo:27VDC;输出电流Io:0.35A。

输入电路包括噪声滤波装配、安然保险装配以及输入整流装配,如图2所示。

噪声滤波装配主要由电容C1/C2/C3和电感L1组成,其感化是在小于1MHz的频段内,能够削减电磁滋扰(EMI)。此装配也可以链接在AC交流之后,整流装配之前,其滤波效果是一样的。安然保险装配由保险丝和ZNR1组成,保险丝主要防止有迫害电路的尖峰电流孕育发生的时刻迅速堵截电路以保护负载;ZNR1是浪涌接受器,对付来自输入真个静电和浪涌进行接受,以此来保护后面的电路。输入整流装配,是将交流电转换成直流电,输入整流桥的选择:整流桥二极管的电压应力为:

斟酌裕量,选用TSC GBL205(VR=600V,IFAN=1A)。

2.2 输出电路的设计

输出电路由基础的BUCK电路和一个稳压二极管DD1组成。如图3所示。

2.2.1 BUCK变换器及其上风

Buck变换器又称为降压变换器、串联开关稳压器、三端开关型降压稳压器,是一种输出电压即是或小于输入电压的单管非隔离DC/DC变换器。

事情中的输入电流is,在开关闭应时,is>0;在开关打开时,is=0,故is是脉动的,但输出电流io在电感、二极管、电容的感化下却是继续的、平稳的。分外得当为LED供给事情电流。

FRD1的选择标准:额定电流大年夜于2倍的输出电流,额定电压大年夜于输入电压,其反向规复光阴也要在100ns以内,斟酌裕量,FRD1的参数为:15A,600V,trr=50ns。用类似的措施选择T1和Cout,那么其参数分手为:T1:680μH;Cout:1μF,50V。

2.2.2 稳压二极管DD1

在低输入电压的某范围内,若没有像DD1的这种反向装配,那么在开关关断的瞬间将会有反向电流流过IPD,而IPD是不容许有这种电流的,由于这种反向电流将会导致IPD的毁坏。

DD1所受到的各应力:IDD>2·Io=2×0.35=0.7A,UDD>Uo,反向规复光阴trr<100ns。斟酌裕量,其选择的参数为:3A/60V/75ns。

2.2.3 保护电路

MIP553内置过压、过流、过热、LED短路的保护电路,但并无LED开路时保护电路的设计。LED开路时的保护电路的思惟主要有稳压二极管保护、三极管保护、偏压线圈保护等,斟酌到资源和布局,文中选择具有稳压二极管的保护电路。其电路图如图3所示。当LED开路时,输出电压上升,若输出电路有稳压二极管的保护电路,那么稳压二极管将LED的电压嵌位在二极管的压降之下,这样就能防止输出电容的损坏。

2.3 节制电路的设计

节制电路由MIP553及其外围电路组成,如图4所示。

MIP553芯片实现宽电压85~277V/AC输入,内置MOS,布局简单、稳定,可不必要电解电容,支持隔离或非隔离规划,单电源输出功率6~30W,恒定电流输出<1A。电源具有过压、过流、过热保护功能,平安稳定性高,体积小,发烧量低,电源效率≥80%,功率因数≥95%,THD<20%。

MIP553的漏极电流由引脚CL和EX节制,是以连接这两个引脚的电阻RCL、REX的设置将直接影响漏极电流的大年夜小。最大年夜漏极电流可由REX来确定,斟酌到这个最大年夜漏极电流要流经LED,是以设置参考值时应该留意。

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

此中,假设输入电压100V,输出电压28V,电流:400mA,最大年夜漏极电流设为1.0A。

CVDD、CEX、CCL的感化是稳定MIP553的运行、抑制外部噪声。是以,其值要选择适合。CVDD,稳定VDD的电压、抑制LED的闪烁,特点不受温度影响、不孕育发生额外的噪声,参考标准值为1~10μF之间;CEX,抑制外部噪声进入EX引脚,其参考标准值在470~1000pF之间;CCL,抑制外部噪声进入CL引脚,假如其值太大年夜的话,那么pF值将会受到严重的影响,是以其值应小于1000pF。

2.4 仿真结果

使用Multisim对电路进行仿真,获得的结果如图5所示。

从图5中可以看出,输出电压稳定在27V,电流稳定在0-35A,相符设计要求。

3 LED电源的寻衅

LED作为新型的电光源,在制作大年夜型发光立体字和发光标识中有着显着的上风,其节制电压低,资源低,靠得住性高。虽然LED产品在国内外市场有着愈演愈烈的成长趋势,然则LED照明终究是新兴的财产,今朝还没有广泛的遍及,是以LED驱动电源弗成避免的在各方面存在着寻衅:首先,因为LED的正向电压会跟着电流和温度而变更,其“色点”也会跟着电流和温度而漂移,为了包管LED的正常事情,就要求其驱动器无论在输入前提和正向电压若何变更的环境下都要限定电流。其次,假如必要LED调光,平日采纳的是脉宽调制调光技巧,范例的PWM频率是1~3kHz。着末,LED驱动电路的功率处置惩罚能力必须充沛,且功能强固,可以遭遇多种故障前提,易于实现。

4 停止语

LED是一种节能、高效、环保的绿色照明,对它的驱动电路钻研异常紧张。文中先容了使用MIP553进行设计的LED驱动电源,并经由过程仿真证清楚明了其输出电流的稳定性,有很好的利用前景。

滥觞;21ic

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