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14W高效率LED驱动器电源设计

14W高效率LED驱动器电源设计

  一、设计特色

  1、作环境温度高(75度)

  2、高能效

  3、合EU CoC/CEC 2008/能源之星2.0要求,带载模式效率高(可达86%,要求为79.6%);在265  VAC输入时的空载输入功率< 250 mW,要求为300 mW

  4、滞过热关断保护

  5、载断开保护

  6、足EN55015B传导EMI限制,EMI裕量>8 dB微伏

  二、工作原理

  图1所示为一个典型的20 V、14 W恒压(CV)、恒流(CV)输出的电源电路。LED阵列的光输出量与所流经的电流量成正比。因此,LED驱动器应具有恒流输出,而不是恒压输出。在本设计中,DC输出未与AC输入隔离,因而LED阵列和外壳应与用户安全地隔离开来。

  AC输入由BR1、C1和C2进行整流和滤波。电感L1与C1和C2一起构成一个π形滤波器,并提供EMI滤波。保险丝F1在发生严重故障时提供保护。为使电源在空载下正常工作而不受损坏,使用齐纳二极管VR2进行恒压调整并使电压保持在约21 V。

  通过检测电流检测电阻R7上的压降来实现恒流特性。并联稳压器IC U3与R9、R8和R8A一起来在运算放大器U2的反向输入端生成0.07 V的精确电压参考。达到设定电流时,R7上的电压将超过参考电压,这样会使运算放大器的输出增大。此时会正向偏置D4,驱动Q1的基极,进而将电流从U1的EN/UV引脚拉出。电容C7和电阻R11提供环路补偿。使用运算放大器的限流方式使电流采样电压最小化,从而降低了损耗,使效率最高。

  只要EN/UV引脚拉出的电流超过115 μA,U1中的MOSFET都会以逐周期的方式被禁止(开/关控制)。通过调整使能与禁止开关周期的比例,反馈环路可以调节输出电压或电流。开/关控制方式同时优化了不同负载情况下的转换器效率,使之符合能效标准。

  由于环境温度高,U1将在降低的电流限流点模式下进行工作。这样可以提高电源的整体效率并改善其散热性能。初级箝位(D1、VR1、C3及R3)将最大峰值漏极电压控制在内部MOSFET的700 V BVDSS击穿电压之下。电阻R23减小高频漏感振荡,从而降低EMI。次级侧的输出通过二极管D2、D3和C6进行整流和滤波。

  三、设计要点

  1、要选择快速二极管而不能选择超快二极管,通过恢复部分漏感能量来提高效率。

  2、容C3用于改善EMI性能。

  3、择电阻R10,用于在最低输出电压为6 V时向U3提供1 mA的供电电流。

  4、U1可选电流限流点允许对电流限流点和器件大小进行优化选择,以适应环境温度。例如,为了降低耗散,可以通过将C3从1μF更改为0.1 μF来在相同设计中使用TNY280GN器件。或者,在散热性能较高的环境中,可以通过将C3从1μF更改为10μF来使用TNY278GN器件。

  5、源在LED灯串电压介于6 V至20 V之间时均可正确工作。但由于输出电流恒定不变,灯串电压越低,输出功率就越低。

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