針對大功率LED應用的低成本電源研究
由于大功率LED越來越多地應用于普通照明,市場對驅動這些LED的離線電源的需求日益增加。由于LED的V-I(電壓-電流)特性,這種電源的輸出電流必須是恒流。本文將討論以飛兆功率開關(FPS)為基礎的電源,通過初級端調節(jié)實現(xiàn)次級恒流輸出。由于該電源無需運算放大器和光耦合器來穩(wěn)定輸出電流,因而在需要安全隔離的情況下其成本效益非常好。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/181321.htm傳統(tǒng)的恒流輸出PSU
圖1所示為傳統(tǒng)的恒流輸出離線電源,基于反激式拓撲結構,在輸入電壓為85~265VRMS時提供700mA的電流和5.1V的最大輸出電壓。按照其技術數(shù)據(jù),該電源應能驅動3W的大功率LED。這個電路簡單易懂:經過對市電進行整流(BD1-BD4)和濾波(C2、C3和L1),后接一個帶FPS FSQ510的反激電路。
圖1:傳統(tǒng)的恒流輸出電源電路圖。
在具備實現(xiàn)先進開關電源的所有功能的集成電路系列中,F(xiàn)SQ510是“最小型”的成員,而且是集成了700V Sense-FET的單芯片器件,而那些功率較大的成員都是雙芯片器件,包括一個控制器和一個單獨的VDS=650V的Sense-FET。由于這個系列中所有成員的基本功能和行為幾乎相同,因此,對采用FSQ510的電源討論可適用于整個系列。將電源接入市電,就可通過該器件的內部啟動電路開始工作,即由內部高壓JFET對C8充電,使其達到典型的13V啟動電壓。一旦達到這個電平,內部Power-MOSFET就進入開關工作狀態(tài),電源開始正常工作。此時,JFET關斷以降低電源功耗;而FPS則由單獨的變壓器繞組供電,經D2整流以及R7和C8濾波。
RS2和RS3與DS1和C82構成一個箝位電路(俗稱“緩沖器”)網絡,吸納存儲在變壓器漏電感中的能量。這是為了將漏極電壓限制在安全電平上。
變壓器副邊電壓經D1整流和C4濾波,并經L2和C5后濾波。輸出電壓經R2、R3、R5、R6、U1和U2構成的電路調節(jié)。U1將反饋信號耦合到初級,而C6和R17則構成頻率補償電路,從而形成穩(wěn)定的閉環(huán)。
本例中的實際輸出電流由并聯(lián)電阻R11、R13和R14來檢測,并借助Q1和U1來調節(jié)。當并聯(lián)電阻上的壓降超過Q1的VBE時,U1的LED中將有電流流過,這會使FPS反饋引腳上的電壓降低。這樣,Power-MOSFET的占空比減小,最終使輸出電壓以至輸出電流減小。由于雙極晶體管(BJT)的VBE對溫度非常敏感,因此增加了由R10和NTC THR1構成的補償電路。R8和R9的作用是關閉U2,防止電壓回路影響電流調節(jié)回路的正常運作。
R12、R15、R16、D4和C10構成了實現(xiàn)FPS中功率MOSFET的準諧振開關功能的電路。準諧振開關指對漏電壓進行監(jiān)視,MOSFET僅在漏電壓最小時才導通。這里利用了這樣一個物理事實,即當存儲在變壓器中的能量全部轉移到次級后,就會出現(xiàn)漏極電壓振蕩。這種振蕩是由變壓器的激磁電感和MOSFET的漏極-源極電容形成的諧振電路造成的。由于開關在最小漏電壓時導通,開關損耗大幅降低,EMI性能得到提高。這個同步電路實際上沒直接連接到MOSFET的漏極,而是連接到波形相同但電壓幅度更低的變壓器繞組VCC。
采用初級調節(jié)的恒流電源
在反激式轉換電路中,無需專門調節(jié)電路,就可很好地調節(jié)輸出電壓。這是因為(如忽略寄生效應)兩個輸出電壓的比率等于各自變壓器繞組匝數(shù)之比率,因此能夠調節(jié),比如繞組電壓VCC,從而在無需光耦合器的情況下獲得相當穩(wěn)定的隔離輸出。圖2所示為采用初級穩(wěn)壓的電源,仍然不具備恒流的特點。
采用初級穩(wěn)壓的電源,具備恒定輸出電壓。
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