工程師技術分享：無電解電容LED驅動電路設計

Buck變換器又稱為降壓變換器、串聯開關穩壓器、三端開關型降壓穩壓器，是一種輸出電壓等于或小于輸入電壓的單管非隔離DC/DC變換器。

工作中的輸入電流is，在開關閉合時，is>0；在開關打開時，is=0，故is是脈動的，但輸出電流io在電感、二極管、電容的作用下卻是連續的、平穩的。特別適合為LED提供工作電流。

FRD1的選擇標準：額定電流大于2倍的輸出電流，額定電壓大于輸入電壓，其反向恢復時間也要在100ns以內，考慮裕量，FRD1的參數為：15A，600V，trr=50ns。用類似的方法選擇T1和Cout，那么其參數分別為：T1：680μH；Cout：1μF，50V。2.2穩壓二極管DD1

在低輸入電壓的某范圍內，若沒有像DD1的這種反向裝置，那么在開關關斷的瞬間將會有反向電流流過IPD，而IPD是不允許有這種電流的，因為這種反向電流將會導致IPD的損壞。

DD1所受到的各應力：IDD>2·Io=2×0.35=0.7A，UDD>Uo，反向恢復時間trr100ns。考慮裕量，其選擇的參數為：3A/60V/75ns。

2.3保護電路

MIP553內置過壓、過流、過熱、LED短路的保護電路，但并無LED開路時保護電路的設計。LED開路時的保護電路的思想主要有穩壓二極管保護、三極管保護、偏壓線圈保護等，考慮到成本和結構，文中選擇具有穩壓二極管的保護電路。其電路圖如圖3所示。當LED開路時，輸出電壓上升，若輸出電路有穩壓二極管的保護電路，那么穩壓二極管將LED的電壓嵌位在二極管的壓降之下，這樣就能防止輸出電容的毀壞。

2.4控制電路的設計

控制電路由MIP553及其外圍電路組成，如圖4所示。

MIP553芯片實現寬電壓85～277V/AC輸入，內置MOS，結構簡單、穩定，可不需要電解電容，支持隔離或非隔離方案，單電源輸出功率 6～30W，恒定電流輸出1A。電源具有過壓、過流、過熱保護功能，安全穩定性高，體積小，發熱量低，電源效率≥80%，功率因數 ≥95%，THD20%。

MIP553的漏極電流由引腳CL和EX控制，因此連接這兩個引腳的電阻RCL、REX的設置將直接影響漏極電流的大小。最大漏極電流可由REX來確定，考慮到這個最大漏極電流要流經LED，因此設置參考值時應該注意。

REX=(VDD(ON)-VEXH)/IEX=(6.5-2.8)/103=36kΩ(3)

其中，假設輸入電壓100V，輸出電壓28V，電流：400mA，最大漏極電流設為1.0A。

CVDD、CEX、CCL的作用是穩定MIP553的運行、抑制外部噪聲。因此，其值要選擇得當。CVDD，穩定VDD的電壓、抑制LED的閃爍，特性不受溫度影響、不產生額外的噪聲，參考標準值為1～10μF之間;CEX，抑制外部噪聲進入EX引腳，其參考標準值在470～1000pF之間;CCL，抑制外部噪聲進入CL引腳，如果其值太大的話，那么pF值將會受到嚴重的影響，因此其值應小于1000pF。2.5仿真結果

利用Multisim對電路進行仿真，得到的結果如圖5所示。

從圖5中可以看出，輸出電壓穩定在27V，電流穩定在0-35A，符合設計要求。

LED電源的挑戰

LED作為新型的電光源，在制作大型發光立體字和發光標識中有著明顯的優勢，其控制電壓低，成本低，可靠性高。雖然LED產品在國內外市場有著愈演愈烈的發展趨勢，但是LED照明畢竟是新興的產業，目前還沒有廣泛的普及，因此LED驅動電源不可避免的在各方面存在著挑戰：首先，由于LED的正向電壓會隨著電流和溫度而變化，其“色點”也會隨著電流和溫度而漂移，為了保證LED的正常工作，就要求其驅動器無論在輸入條件和正向電壓如何變化的情況下都要限制電流。其次，如果需要LED調光，通常采用的是脈寬調制調光技術，典型的PWM頻率是 1～3kHz。最后，LED驅動電路的功率處理能力必須充足，且功能強固，可以承受多種故障條件，易于實現。