LED驅動電源電路分析
今天給大家簡單分析一個LED驅動電路,供大家學習。
本文所用這張圖是從網上獲取,并不代表具體某個產品,主要是想從這個圖中,跟大家分享目前典型的恒流驅動電源原理,同時跟大家一起分享大牛對它的理解,希望可以幫到大家。那么本文只做定性分析,只討論信號的過程,對具體電壓電流的參數量在這里不作討論。
二、原理分析
為了方便分析,把圖1分成幾個部分來講
1:輸入過壓保護
主要是雷擊或者市沖擊帶來的浪涌。
如果是DC電壓從“+48V、GNG”兩端進來通過R1的電阻,此電阻的作用是限流,若后面的線路出現短路時,R1流過的電流就會增大,隨之兩端壓降跟著增大,當超過1W時就會自動斷開,阻值增加至無窮大,從而達到保護輸入電路+48V不受到負載的影響)限流后進入整流橋。
圖2 輸入過壓保護電路
R1與RV構成了一個簡單過壓保護電路,RV是一個壓敏元件,是利用具有非線性的半導體材料制作的而成,其伏安特性與穩(wěn)壓二極管差不多,正常情況顯高阻抗狀態(tài),流過的電流很少,當電壓高到一定的時候(主要是指尖峰浪涌,如打雷的時候高脈沖串通過市電串入進來),壓敏RV會顯現短路狀態(tài),直接截取整個輸入總電流,使后面的電路停止工作,此時,由于所有電流將流過R1和RV,因R1只有1W的功率,所以瞬間可以開路,從而保護了整個電路不被損壞。
2、整流濾波電路
當交流AC輸入時,則橋式整流器是利用二極管的單向導通性進行整流的最常用的電路,將交流電轉變?yōu)橹绷麟姟?/span>
當直流DC(+48V)電壓直接進入整流橋BD時,輸出一個上正下負的直流電壓,如果+48V電源本身也是直流的,那整流橋的作用就是對輸入起到的是極性保護作用,無論輸入是上正下負還是上負下正都不會損壞驅動電源,通過C1C2L1進行濾波,圖3是一個LCΠ型濾波電路,目的是將整流后的電壓波形平滑的直流電。
圖3 LCΠ型濾波電路
3、箝位吸收電路
圖4紅框內為箝位吸收電路。箝路電路存在的理由其實就是保護IC里面的MOS管,其過程為--整流濾波以后的電壓分成2路,一路通過變壓器繞組后進入U1的TK5401的第7、8腳(下文會介紹U1)。
先看箝位這一路,這路是通過R1、C3、D2然后也連到7、8腳,這個R1、C3、D2就組成了一個簡單的箝位電路,主要功能就是用來吸收尖峰和浪涌的,和RV壓敏電阻作用不同的是,RV主要是防止打雷或者市電沖擊起到保護作用,箝位功能是吸收變壓器TRANS2-2繞組兩端的反向電動勢,消除自激振蕩,起到快速復位作用,為變壓器一個周期做準備,如果變壓器得不到復位就會飽和,會失去感抗, R1和C3組成了一個RC充放電回路,用來反向積累的電動勢,D2主要是隔離作用,變壓器在正半周的時,感應電動勢為上正下負時,使整過環(huán)路處于斷開狀態(tài),而變壓器進入負半周時,給箝位電路提供通路,快速將電動勢環(huán)路處于斷開狀態(tài),而等變壓器進入負半周時,給箝位電路提供通路,快速將電動勢釋放,從而達到保護IC里頭的MOS管不被尖峰擊穿而損壞。
圖4 箝位吸收電路
4、 U1工作原理
這款LED驅動IC--TK5401驅動器,主要的特點是為無需在應用電路上使用電解電容器而設計的。該IC的主要特點是高低電壓過流保護補償,不需要電解電容的高PF值。內置高電壓功率MOS管650/1.9歐姆,支持通用交流輸入電壓AC85V--265V,該IC的驅動電路通過脈沖檢測漏電流峰值,在D/ST(7腳,8腳)端電壓高于OCP電壓時關閉功率MOS管,漏電流保護連接在s/ocp(1腳)和GND(3腳)間的電流采樣電阻。當采樣電阻的壓降達到OCP電壓閥值,就關閉功率MSG管。
通俗一點說,該電路的變壓器采用反激式工作方式,如圖5:即變壓器的初級和次級的相位是相反的,在同一時間,兩者相關180度。
圖5 變壓器采用反激工作方式
整流濾波后通過變壓器繞組然后進到IC的7、8腳,這個7、8腳就是IC里面MOS管的“D極”也叫漏極,接地的是“S極”也叫源極,整過電源電壓的變換都由D極”和S極兩個引腳的接通和斷開來實現,就是它們工作時會一直處在接通和不接通狀態(tài),反復的接通和斷開使變壓器實現在電--磁-電的變換,至于它是怎么進行接通和不接通的?這個頻率又是多少?下面分析一下工作過程:
①第一次變換的建立:當U1上電,通過7、8腳連通的內部啟動電路給供電,使用U1開始工作,此時U1將輸出方波脈沖傳遞給U1內部MOS管的“G極”也叫柵極,使D極和S極接通,這時D極和S級等電位,而S極又是接地的,等于把變壓器的一端瞬間接地,從而產生回路,變壓器是感性元件,電流不能突變,所以它自身會產生感抗來阻止電流突變。按照線性的曲線進行變化,慢慢上升,為了能夠阻止它突然,它會產生一個與它相反的感應電壓勢來抑制它,這樣一來,下面的繞組和次組繞組就會跟著產生電動勢,從而產生電壓,電—磁—電轉換的機理也在于此,當然這是變壓器和磁性材料本身具有的特性。
②第二次變換的建立:當變壓器下面的繞組產生電動勢以后(我們通常把它叫著正反饋供電繞組),通過D3整流,R3限流,再經C4濾波后分成二路進行供電,一路給U1的第2腳供電,另一路給光電耦合器件PC817供電,當第2腳開始供電時,U1內部的整個PWM供電控制系統將自動轉到由正反饋繞組供電,使內部振蕩電路繼續(xù)工作,從而輸出第2個脈沖控制信息,使MOS管開次開通,如此周而復始的使用MOS不斷的處理開和關狀態(tài)進而讓變壓器工作在電-磁-電的轉換狀態(tài)。圖6是TK5401工作時序。圖7為TK5401內部框圖。
圖6 TK5401工作時序 圖7:TK5401內部框圖
5、輸出整流電路
如圖8為輸出整流電路。變壓器工作以后,次級就會輸出一個電壓通過D4整流,C8和L1進行濾波,然后給LED燈進行供電,這里的L1除了能夠濾波,還有續(xù)流的作用,就是保持輸出電流的一致性,正是利用電感中的電流不能突然這一特性。
圖8 輸出整流電路
6、恒流電路
恒流電路是整個電路原理圖的實質,如圖8,是恒流電路的幾個組成部分。
為了更清楚的說明恒流的工作,有必要重新認識這個U1。
圖9 U1引腳說明
U1的每個引腳功能,8腳為MOS輸入端,6腳是空腳,5腳外接的電容是振蕩電容,直接決定了RC時間常數,就是充放電時間,一般充電MOS管是接通時間,放電是斷開時間,4腳是電壓檢測腳,通過對4腳的電壓值控制輸出脈沖的占空比,3腳接地端,2腳是U1供電腳,第1腳外接的電阻和第5腳的電容組成了RC電路,給U1內部提供振蕩源,脈沖的充放電時間常直接由這個電阻和電容決定。4腳外接的光耦PC817,另一端PC817和輸出電路R4兩端相并聯, R7在這里是起到檢測電流的作用,根據電壓=電流*電阻的原理,電流越大,R4兩端的電壓就會越大,電壓越大,那么并連到R4兩端的PC817也會有電壓并且開始導通,導通后副邊的RV也會跟著導通,就是它內阻下降,這樣一來第4腳的電壓就會上升,上升以后與U1里面的基礎電壓相對比,然后會直接輸出一個信號使MOS管提成關斷,從而達到恒流目的。
圖10 恒流電路
三、總結
LED驅動電源電路圖和其他用電器電源電路一樣,不同的是led驅動電源可能設計圖會不一樣,但它的輸出電流是恒定的,理想的電路是無論LED的特性曲線怎么變化,驅動電源的電流保持不變. 這是LED的伏安特性決定。
評論