全電壓20W日光燈開關恒流源的特性及原理

圖 9：溫度-輸出電流特性

使用說明

注意：本恒流源是非隔離式結構，電路板和 LED 引腳上均帶電，要嚴格遵守帶電安全操作規(guī)則，避免發(fā)生人體觸電事故！

首先檢查LED板上發(fā)光管的串并結構， 每串LED必須在12～28個范圍內，10～15串并聯，總電流控制在260mA以內，總功率不要超過20W。恒流源板用2線電源線接220V 市電，L接火線，N接地線。允許市電有±15%的波動，接好LED 后再接通電源。不建議先上電再接LED，這樣會損傷LED縮短使用壽命。當LED點亮后，如果電流偏離設計值，在輸出回路串聯一個量程大于2A的電流表，調節(jié)電路板上的電位器，可以微調輸出電流。電流調好后在電位器螺桿上滴上硅膠固定，防止振動對電位器的影響。如果調電位器仍不能得到需要的電流值，也可以改變電阻R6～R9。由于散熱設置是按最大輸出功率20W設計的，因而不要隨意增大輸出功率。該電路板可以直接用于生產，PCB板的 Gerber 文件可在 PowThch 網站上直接下載或向應用系統(tǒng)部索取，省去設計的時間和費用。

注意事項

電子穩(wěn)壓器

給U1供電的電路名叫倍容式紋波濾波器，是有效的電源凈化器，它具有電容倍增式低通濾波器和串聯穩(wěn)壓調整器雙重作用，也叫 ACR (Amplificatory Capacitance Regulator)電路。在射極輸出器的基極到地接一個電容 C4，由于基極電流只有射極電流的 1/(1＋β）,相當于在發(fā)射極接了一個(1＋β）C4的大電容，這就是電容倍增式濾波器的原理。如果在基極到地再連接一個齊納二極管，就是一個簡單的串聯穩(wěn)壓器，因此，該電路具有穩(wěn)壓和濾波雙重作用，能有效地消除高頻開關紋波。注意選擇雙極型晶體管的 Vbceo>500V, Ic=100mA。穩(wěn)壓二極管 D4 用 16～18V，1/4W 任何型號的小功率穩(wěn)壓管。

圖10：倍容式紋波

功率因數校正電路

普通的橋式整流后直接平滑濾波的AC-DC電路，輸入電壓是正弦波，由于電容充電快放電慢，電流是不連續(xù)的脈沖波，諧波失真大，功率因數低。本電路用的是一種低成本的無源功率因數補償電路，如圖11所示。這個電路叫平衡半橋補償電路，C1和D1組成半橋的一臂，C2和D3組成半橋的另一臂，D2和R1組成充電連接通路，利用填谷原理進行補償。濾波電容C1和C2相串聯，電容上的電壓最高充到輸入電壓的一半(VAC/2)，一旦線電壓降到VAC/2以下，二極管D1和D3就會被正向偏置，這樣使C1和C2開始并聯放電。采用這個電路后，系統(tǒng)的功率因數從0.6提高到0.88～0.9，但很難超過0.92，因為輸入電壓和電流之間還存在大約60度的死區(qū)。

圖 11：平衡半橋 PFC 電路

采樣電阻

電阻R6、R7、R8、R9 并聯作為采用電阻，可以減小電阻精度和溫度對輸出電流的影響，并且可以方便地改變其中一個或幾個的阻值，達到修改電流的目的。建議選用千分之一精度，溫度系數為 50ppm 的SMD電阻。如果對電流精度和溫度變化有更高的要求， 建議使用康銅或錳銅四端專用電流采樣電阻。

電解電容器

因為鋁電解電容的壽命與溫度有很大關系，溫度升高電解質的損耗加快，溫度每升高6OC，電容器壽命就會減少一半。雖然LED的壽命長達5萬小時，但電解電容的壽命只有4000小時，燈管內溫度比較高時，電解電容器的壽命更低，因而，這個驅動電路的壽命取決于電解電容器。

功率電感

功率電感L3是比MOS管更關鍵的元件，要求Q值高、飽和電流大、電阻小。標稱3.9毫亨的電感，在40KHz～100KHz頻率范圍里Q應大于90,飽和電流大于工作電流的2倍，這里選500毫安，繞線電阻要小于2 歐姆，居里溫度大于400oC的優(yōu)質功率電感。使用劣值電感的后果是災難性的，一旦電感發(fā)生飽和，MOS管、LED、控制芯片就會瞬間燒毀。建議使用微晶材料的功率電感，它可以確保恒流源長期安全可靠地工作。