在科技高度發(fā)展的今天，電子產品的更新?lián)Q代越來越快，LED燈的技術也在不斷發(fā)展，為我們的城市裝飾得五顏六色。恒流驅動的LED開關電源在目前的市場中占有非常大的比例和份額，而適用于節(jié)能燈的LED開關電源，在最近幾年中更是非常受歡迎。

在本方案中，我們所設計的這一適用于節(jié)能燈的高頻恒流LED開關電源方案，其核心以UC3842為控制部件，完成后的開關電源控制電路是一個電壓、電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。在這一電壓電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)中，我們所設計的變換器的幅頻特性由雙極點變成單極點，因此，增益帶寬乘積得到了提高，穩(wěn)定幅度大，具有良好的頻率響應特性。這一LED開關電源的主要的功能模塊包括啟動電路、過流過壓欠壓保護電路、反饋電路、整流電路。

啟動電路設計思路

首先我們來看一下這一節(jié)能燈適用的LED開關電源啟動電路的設計方案。在這一電路系統(tǒng)中，交流電由C16、L1、C15以及C14、C13進行低通濾波，其中，C16、C15組成抗串模干擾電路，用于抑制正態(tài)噪聲。而C14、C13、L1組成抗共模干擾電路，其主要功能是抑制共態(tài)噪聲干擾。它們的組合應用對電磁干擾由很強的衰減旁路作用。

經過低通濾波和共態(tài)噪聲干擾抑制后的交流電壓，經D1～D4橋式整流以及電解電容C1、C2濾波后，將會變成310V的脈動直流電壓。這一脈動直流電壓經R1降壓后能夠給C8充電，當C8的電壓達到UC3842的啟動電壓門檻值時，UC3842開始工作并提供驅動脈沖，由腳6輸出推動開關管工作。隨著控制芯片UC3842的啟動，R1的工作也就基本結束了，余下的任務將會交給反饋繞組來完成，此時反饋繞組將會產生電壓給UC3842供電。由于輸入電壓超過了UC3842的工作，為了避免意外，用D10穩(wěn)壓管限定UC3842的輸入電壓，否則將出現UC3842被損壞的情況。

短路過流、過壓、欠壓保護電路設計思路

LED開關電源的電路設計中，工程師需要綜合權衡可能遇到的突發(fā)情況，并合理設置相應的保護電路，以此保障開關電源的正常驅動工作。在本方案中，我們所設計的保護措施主要有短路過流、過壓以及欠壓保護三個方面。

如上圖圖1所示，如果在這一節(jié)能燈適用的高頻恒流LED開關電源運行過程中出現了輸出端短路而產生過流的情況，此時開關管的漏極電流將大幅度上升，而R9兩端的電壓將會快速上升，UC3842的腳3上的電壓也上升。如果當該腳的電壓超過正常值0.3V達到1V(即電流超過1.5A)時，UC3842的PWM比較器將輸出高電平，使PWM鎖存器復位，關閉輸出。這時，UC3842的腳6無輸出，MOS管S1截止，從而對電路起到一個保護作用。

接下來再來看一下本方案中的過壓保護電路設計思路。在我們所設計的恒流驅動LED開關電源方案中，如果供電電壓發(fā)生過壓，此時控制器UC3842將無法調節(jié)占空比，變壓器的初級繞組電壓大大提高，UC3842的腳7供電電壓也急劇上升，其腳2的電壓也上升，關閉輸出。如果電網的電壓低于85V，UC3842的腳1電壓也下降，當下降到lV以下時，則PWM比較器輸出高電平，使PWM鎖存器復位，關閉輸出。如果人為意外地將輸出端短路，這時輸出電流將成倍增大，使得自動恢復開關RF內部的熱量激增，它立即斷開電路，起到過壓保護作用。一旦故障排除，自動恢復開關RF在5s之內快速恢復阻抗。因此，此電路具有短路過流、過壓、欠壓三重保護。

反饋電路設計思路

在本方案中，我們所設計的高頻恒流驅動LED開關電源，其反饋電路在設計時主要采用精密穩(wěn)壓源TL431、放大器AD8022和線性光耦PC817來構成。在這一反饋電路的設計中，我們主要利用TL43l可調式精密穩(wěn)壓器構成誤差電壓放大器和電流放大器AD8022，再通過線性光耦對輸出進行精確的調整。如圖1所示，R4、R5是精密穩(wěn)壓源的外接控制電阻，它們決定輸出電壓的高低，和TL431一并組成外部誤差放大器。

在這一恒流驅動LED開關電源的電路設計中，反饋電路的設置也是非常重要的，直接關系到功耗的大小和穩(wěn)壓效果。當輸出電壓升高時，取樣電壓VR7也隨之升高。在這一電路系統(tǒng)的設計中，我們設定電壓大于基準電壓2.5V時，使TL431內的誤差放大器的輸出電壓升高，致使片內驅動三極管的輸出電壓降低，也使輸出電壓Vo下降，最后Vo趨于穩(wěn)定。相反的，當輸出電壓下降并引起設置電壓下降時，一旦輸出電壓低于設置電壓，則誤差放大器的輸出電壓下降，片內的驅動三極管的輸出電壓升高，最終使得控制器UC3842的腳1的補償輸入電流隨之變化，促使片內對PWM比較器進行調節(jié)，改變占空比，達到穩(wěn)壓的目的。R7、R8的阻值是這樣計算的：先固定R7的阻值，再計算R8的阻值，即有公式為：

在我們所設計的這一反饋電路中，AD8022電路通過調節(jié)誤差放大器的增益來改變誤差放大器的輸出，并以此來改變開關信號的占空比。這種拓撲結構不僅具有外接元器件較少的特點，而且在電壓采樣電路中采用了三端可調穩(wěn)壓管，使得輸出電壓在負載發(fā)生較大的變化時，輸出電壓基本上沒有變化。

整流濾波電路設計

在這一LED開關電源方案中，輸出整流濾波電路設計的合理與否將直接影響到電壓波紋的大小，影響輸出電壓的性能。在本方案中，我們在電源輸入端加電容C5，以濾除輸入電源的噪聲干擾。對于高頻噪聲，我們所提出的解決方案是在輸出端采用π型濾波的方式。濾波電感采用150μH的電感，通過以上合理設置能夠有效濾除高頻噪聲。同時，在本方案中我們還選擇采用快速恢復二極管D6、D7整流?；诘蛪?、功耗低、大電流的特點，有利于提高電源的效率，其反向恢復時間短，有利于減少高頻噪聲。

并聯(lián)整流二極管設計

在本方案的整流電路系統(tǒng)設計過程中，我們同樣需要解決二極管尖峰電壓的問題。在本方案中，我們提出了一種新的解決辦法，即整流二極管并聯(lián)，其具體的電路圖如圖2所示。這種方法在大功率全橋移相DC/DC電源變換器的項目中得到了應用，實驗波形驗證了該方法，驗證了該方法的有效性。

以上就是本文所分享的一種LED開關電源的電路設計方案，雖然LED在生活中處處可見，但是LED也還有一些不足需要我們的設計人員擁有更加專業(yè)的知識儲備，這樣才能設計出更加符合生活所需的產品。