白光LED驅動電路的設計與實現

電路輸入級由全波整流橋和一個濾波電容組成，完成對交流電的整流濾波?？刂萍売蒆V9910B芯片搭建，經輸入級濾波后的電壓輸入到芯片的Vin，作為電路的輸入電壓VI，其峰值是310 V，均值為190 V。VDD、LD、PWMD端通過電容器接GND端，以維持相應引腳的片內電壓。由GATE端輸出頻率一定的方波脈沖信號作為開關信號控制開關管，其頻率由RT端所接的電阻設定，脈沖寬度由CS端采樣電阻RCS反饋的LED電流信號控制。電感L1電路中起著至關重要的作用，為驅動電路提供濾波和儲能以及續流供電，以保持負載中電流的均衡性，恢復二極管完成構建續流通路的作用。在開關信號開通半周內，由前級濾波后的電勢向LED負載直接供電，并給L1充電；在開關信號關斷半周內，由充滿能量的L1給快恢復二極管、LED組成的回路供能，實現在一個周期內完成對LED的持續驅動。
2．2．1 電路參數計算和器件選擇
參考芯片的使用手冊和具體電路要求可以確定芯片的外圍器件參數，首先必須確定電路的工作頻率。由RT引腳接阻值為226 kΩ～1 MΩ的電阻，設定GATE引腳輸出的開關信號頻率。該頻率的選擇與電感L值和開關管性能有關，一般在市電供電條件下，頻率選擇在25～150kHz。當選擇過高頻率時，需要的電感值較小，但對開關管的要求很高，此時開關管功耗比低頻工作時大很多。試驗中，先設置到100 kHz開關頻率，在沒有散熱的情況下MOSFET發熱量大，極易燒毀。當頻率設置到26 kHz時，計算所得電感很大，在工作狀態中電感上消耗過多能量，也不適合電路的高效率工作，所以開關工作頻率選50 kHz。
LED的驅動電流設定為0．35 A，根據芯片手冊中提供的計算公式可得到RT值為478 kΩ，在設計允許范圍內可以使用470 kΩ電阻用作RT，采樣電阻RCS=0．62 Ω。
電感L1取值與LED電流的紋波值有關，一般限制紋波系數最大為0．3，電感值的計算公式為

電路驅動了10個LED，其VLEDS為33 V，Vin是經過全波整流和濾波后的峰值電壓，其值為310 V，ILED和fs取值同前，代入式(2)計算得到L1=5．6 mH，電路中選用6．8 mH的電感。
MOS管選取了性能優良的刪，其最大耐壓500V，最大漏極電流5A，導通電阻0.6Ω。二極管選取快恢復二極管BYV26B，其反向耐壓VD=500 V，正向平均電流1 A，正向導通壓降1．2 V。電容C2作為輸出濾波電路實現電壓濾波，C2在4.7～33μF的電容中選取，前級的濾波電容C0選擇4．7～33μF的極性電容，電容C1使用22μF無極性電容。全波整流橋要求有高耐壓和大的過電流，電路中選取DB206S，可耐脈沖高壓800V，浪涌電流2 A，滿足電路設計要求。
2．2．2 電路效率理論計算參考
整個電路中的主要損耗由功率MOS管、采樣電阻、負載LED相連的電感L1、快速二極管以及芯片HV9910B產生。根據文獻所提供的相關公式和特定型號的原件參數，可以計算得到該電路的總體功耗PLOSS=PMOS+PDIODE+PINDUCTOR+PIC+PRS=0.032+0.389+0.613+0.31+0.008=1.352 W。
電路輸出電功率為Po=33 x0．35=11．6 W，電路的整體轉換效率η=11．6／(1．35+11．6)×100％=89.57％。從效率理論計算結果來看，該設計電路性能優良。