1.25W非隔離恒流LED驅動器電源設計

本文介紹的是一款高效的LED驅動器，它可以在85V AC至265V AC的輸入電壓范圍內提供12.5V輸出電壓、0.1 A輸出電流的驅動。是替換無源阻容降壓方式電源的成本低廉、使用元件數目少的解決方案。

　　一、設計特色

　　1、全球通用AC輸入電壓范圍—一個設計全球通用精確及穩定的恒流輸出

　　2、體積小重量輕

　　3、替換無源阻容降壓方式電源的成本低廉、使用元件數目少的解決方案

　　4、采用的拓撲結構在故障時安全性高—可對負載加以保護

　　5、高效率(85 VAC輸入時，效率>60%)

　　6、達到EN55022 B對EMI的要求

　　二、電路原理圖

　　圖1 電路原理圖

　　三、電路分析

　　圖1中的電路為一個采用降壓-升壓型拓撲結構的非隔離恒流(CC)電源，用于驅動LED。典型應用為夜燈、霓虹廣告牌的替換方案、緊急出口指示牌或任何使用LED進行照明的應用。AC輸入電壓經D1、D2、C1、C2、RF1及RF2整流濾波。使用兩個二極管可改善輸入浪涌的耐受力(2 kV)及傳導EMI。電阻RF1要使用可熔阻燃型電阻，而RF2采用阻燃型電阻。

　　LinkSwitch-TN使用開/關控制方式穩定輸出電流。當流進反饋引腳(FB)的電流超過49 μA時，MOSFET的開關在下一個周期被禁止。49 μA是引腳電壓為1.65 V(±7%容差)時的閾值電流，因此，FB引腳電壓可以作為電壓參考來使用。

　　經過C4平均后的在R3上建立的壓降表示了輸出電流的大小。當R3的電壓超過2 V時，通過R1、R2的電阻分壓器，FB引腳的電壓超過1.65 V，從而有>49 μA的電流流入FB引腳。R3兩端2 V的電壓將輸出電流設定為100 mA，即每串LED流過25 mA。如果負載開路或輸出端短路，沒有反饋信號至LinkSwitch-TN，則其會進入自動重啟動狀態(只有5%的時間內導通)。為防止空載時的輸出電壓過高，可以采用VR1和D4組成的可選反饋電路。VR1的取值要高于正常的輸出電壓。

　　電感L1的大小可以根據LinkSwitch-TN設計指南(AN-37)或PIXIs設計表格進行選擇。輸入LED燈串的電壓作為輸出電壓，所有LED的電流總和作為輸出電流。

　　四、設計要點

　　1、輸出與輸入不是安全隔離的。

　　2、圖2所示電路的輸出電壓變化范圍為±12%(包括50 °C的溫度變化)。

　　3、為了減少噪聲耦合降低EMI，輸入濾波元件要遠離LinkSwitch-TN的源極及L1電感;DC輸入濾波電容C1和C2可以放置在AC輸入和U1/L1中間，作為屏蔽使用。

　　4、選擇C4 ≥ 20 × (15 ms / R3)，從而對電流檢測電壓進行足夠的濾波。如果C4取值大于50 × (15 ms / R3)，則可以輕微地改善輸出恒流的線性。

　　5、根據LED燈串上可接受的峰值電流選擇C5。更大容量的電容會降低峰值LED的電流。典型值為100 nF至100 μF，要選用低ESR的電容。如果沒有此電容，峰值輸出電流為U1的內部限流點。

　　6、對應圖中R1和R2的取值，R3可以通過R3=2V/IO計算得到。

　　7、電源提供的總輸出電流由LED燈串的數量決定，并受L1的值及U1限流點的限制。對圖中所示電路，負載應小于等于100 mA及總功率小于等于1.25 W。

　　圖2 電路在連接3串LED(每串4個)時(10 V、66.6 mA)

　　測量得到的傳導EMI結果