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[導(dǎo)讀]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,LED技術(shù)也在不斷發(fā)展,為我們的生活帶來各種便利,為我們提供各種各樣生活信息,造福著我們?nèi)祟?。作為大功率電源家族的新成員之一,LED恒流驅(qū)動電源是國內(nèi)照明、家居等領(lǐng)域中的應(yīng)用新星,對電路設(shè)計的可靠性要求也非常高。

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在該LED大功率電源的設(shè)計方案中,其電源主電路的設(shè)計圖如下圖圖1所示:

 


 

圖1 LED恒流驅(qū)動大功率電源電路圖

隔離反激式開關(guān)電源電路設(shè)計

在了解了這一LED恒流驅(qū)動電源的電路圖后,接下來我們首先來看一下在該電源方案的設(shè)計中,應(yīng)該如何進(jìn)行隔離反激式開關(guān)電源電路的設(shè)計。在該大功率電源的設(shè)計方案中,隔離反激式電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)典型電路如圖2所示。從圖2中可以看到,當(dāng)開關(guān)管VT1導(dǎo)通時,高頻變壓器T一次繞組的感應(yīng)電壓為上正下負(fù),由于變壓器的初級繞組和次級繞組的同名端相反,此時次級繞組的整流二極管VD1處于截止?fàn)顟B(tài),初級繞組儲存能量。當(dāng)開關(guān)管VT1截止時,變壓器初級繞組儲存的能量通過次級繞組和VD1。整流和電容C1,濾波后向負(fù)載輸出。

從這種隔離反激式開關(guān)電源電路的運行模式中可以得出結(jié)論,電源變壓器在這個電路中有兩個作用,即:當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時,變壓器儲存能量。當(dāng)開關(guān)管截止時,變壓器通過磁芯將能量傳遞給次級繞組,供給負(fù)載。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的輸出功率一般在100w以內(nèi),且有較好的電壓調(diào)整率,如果需要精密控制輸出電流,可以在輸出回路串聯(lián)采樣電阻通過光耦反饋實現(xiàn)初級繞組和次級繞組的隔離。

 


 

圖2隔離反激式開關(guān)電源電路

開關(guān)變壓器的選擇與設(shè)計

與其他的開關(guān)電源一樣,LED恒流驅(qū)動電源的變壓器設(shè)計也同樣是整個方案的核心所在,這種反激式的開關(guān)變壓器在電路中起到兩個作用:儲能電感,當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時,初級繞組開始儲存能量;當(dāng)開關(guān)管截止時,初級繞組儲存的能量通過磁芯傳遞給次級繞組。因此,該設(shè)計對于電感主要考慮的是是初級繞組的電感量和各繞組之間的匝數(shù)比。在計算這兩個參數(shù)的同時,也涉及到電源的輸入功率、輸出功率、效率和開關(guān)頻率等問題。在該LED大功率電源的設(shè)計方案中,整個電路的最大占空比為45%,效率預(yù)計為85%,輸出功率為40×0.35—14w,開關(guān)頻率為60kHz,經(jīng)過理論計算并考慮裕量,本設(shè)計初級繞組的電感數(shù)值取1.5mH。根據(jù)測試結(jié)果,變壓器的磁芯系數(shù)為88.7μH,所以有初級繞組的匝數(shù)為130匝。

在本方案中,我們采用的是基于最大占空比的方法來確定變壓器匝數(shù)比。經(jīng)過公式計算,當(dāng)電源加到負(fù)載的電壓40V時,再考慮輸出二極管的壓降0.6V。則變壓器的匝數(shù)比為0.45,這里計算出來的結(jié)果是匝數(shù)比N的最小值。根據(jù)電感量的要求,初級繞組已經(jīng)確定為130匝,則次級繞組的匝數(shù)為58.5匝,為了方便繞制,可將匝數(shù)取為60匝,匝數(shù)比N為0.46,對于反激式開關(guān)電源,最大占空比小于50%時,系統(tǒng)是固有穩(wěn)定的,不用增加補償電路。

功率因數(shù)校正電路設(shè)計

由于LED恒流驅(qū)動電源的電路中經(jīng)常采用電感和電容等元件,因此很容易引起相位漂移,所以功率因數(shù)比較低,一般不會超過0.6,這就需要工程師采用相應(yīng)的措施來提高電路中的功率因數(shù)。在該設(shè)計方案中,我們所采用的是平衡半橋補償電路法,來提升電路中的功率因數(shù),其電路原理如圖3所示。

 


 

圖3平衡半橋補償電路圖

在使用了平衡半橋補償電路進(jìn)行功率因數(shù)補償設(shè)置后,該電路中的電容C1和C2采用10μF/400V的電解電容,兩電容參數(shù)相同,通過電容的充放電作用,能夠增加導(dǎo)通角,在正半周期可以將導(dǎo)通角擴(kuò)展到30°至150°在負(fù)半周期可拓展到210°至330°。因此通過該電路可以將功率因數(shù)從0.6提高到0.85-0.9。

以上就是本文針對LED恒流驅(qū)動大功率電源的電路設(shè)計過程,以上就是LED技術(shù)的相關(guān)知識,相信隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,未來的LED燈回越來越高效,使用壽命也會由很大的提升,為我們帶來更大便利。

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