一款基于PL3536的18W高效LED驅動電路

　　摘要：LED光源是一種新型綠色光源，也是取代傳統白熾燈和熒光燈的最佳選擇。針對LED照明設計了一款高效簡便的18W LED驅動電路。與傳統的LED恒流驅動相比，該電路在沒有反饋光耦及次級控制電路的情況下就能實現精準的恒流控制，從而減少了電子元器件的數量和電路生產成本。主要內容包括主要元器件的選型、PCB繪制要點、最終的效果及分析。經測試，該設計輸出電流值可達300 mA ±5%，效率可達82%左右。

　　LED照明作為一種高效節(jié)能的照明技術，已逐步取代著傳統白熾燈和熒光燈的照明技術。未來照明行業(yè)的主流必然是LED照明。

　　LED驅動電源與普通的線性穩(wěn)壓源相比，它具有體積小、成本低、效率高等優(yōu)點。LED驅動電源主要有恒壓和恒流兩種工作模式，在LED照明早期，一般都采用工作在恒壓模式的驅動電源，但經過長期的實踐發(fā)現其有很多的缺陷。目前大多數LED驅動電源都工作在恒流工作模式。對于恒流模式的LED電源，在設計方面，我們要求無論環(huán)境如何變化它都能輸出恒定的電流且電流紋波都能在要求的范圍內。本文所設計的就是一種工作在恒流模式的LED驅動電源。

　　1 電路原理與分析

　　本文設計的是一種基于PL3536的18 W LED驅動電源，其輸出模式是恒流輸出模式。此設計的電路主要分為四個部分，分別是：交流輸入端整流濾波設計、DC/DC變換器設計、反饋電路設計、輸出濾波電路設計。電路原理框圖如圖1所示。

　　1.1 交流輸入端整流濾波設計

　　交流輸入端整流濾波電路圖如圖2所示。此部分電路主要元器件有熔絲管FUSE，整流二極管D1、D2、D3、D4，電容C1。其中熔絲管是為了防止電源工作電流過大而設計的。流過熔絲管的電流計算公式為：

　　在此電路中取P0=18 W;η為電源的效率我們取83%;umin為交流輸入的最小值，這里取85 V;cosφ為功率因數，取0.6，代入(1)式得I=0.43 A。又應為實際電流不是正弦電流，而是窄脈沖電流，因此得I0=0.65*I=0.28A。所以在此我們取熔絲管的規(guī)格為2 A/250 V，對于整流二極管我們選用IN4007。對于輸入濾波電容C1，其估算公式為C=K*P。在本設計中因為輸入電壓為85 V～265 V，所以K可取2.5μF /W，由此可得C1=2.5*18=45μF，實際取47μf。而對于電容兩端電壓最大值Ucmax=1.4*Uimax=1.4*265=371 V。綜上所述，電容C1實際所取規(guī)格為47 μF/400 V。

　　1.2 DC/DC變換器設計

　　DC/DC變換器電路圖如圖3所示。該電路圖主元器件有電阻R1、R2、R3、R4、R5;電容C2、C3、C4;二極管D5、D6;高頻變壓器T1;電源芯片PL3536。此部分電路可分為如下幾個模塊設計。

　　1)鉗位電路

　　在此電路中對于由R2、C2及D5構成漏極鉗位保護電路，由于開關頻率為40 kHz，輸入電壓為85 V～265 V。根據經驗可取電阻R2的型號為150 K/0.5 W，電容C2的型號為2.2 nF/1 kV，對于阻塞二極管D5，可取快速恢復二極管FR107。

　　2)供電電路

　　當電路剛上電時，市電通過整流橋后對電容C3充電，當C3上的電壓到達電源芯片工作電壓后，PL3536開始工作，之后就由輔助繞組對PL3536提供工作電壓。

　　通常我們取啟動時間為0.5 s，儲能電容C3取47 μf。啟動電阻的計算公式為：

　　R=t/{ln[(V1-V0)/(V1-VT)]*C} (2)

　　t=0.5 s，V1=264 V，V0=0 V，Vt=14.5 V，C=47 μF代入(2)式得RI=188 k，因此取R1的型號為200 k/0.5 W。對于整流二極管我們選擇IN4007。

　　3)電流檢測電路

　　PL3536的CS端接電阻R5到地。PL3536通過檢測電阻R5兩端的電壓來檢測原邊電感的電流值。其中電阻R5計算方法如下：

　　故R5所取的型號是0.16Ω/7 W。

　　4)補償電容

　　PL3536的comp腳接電容C4到地用于對誤差放大器輸出信號進行相位補償，推薦值為100 nF，此值太大或太小都可能會造成電路工作不穩(wěn)定。

　　5)反饋電路

　　因為PL3536的EA基準電壓為2 V，輔助的電壓最大值為20 V，所以

　　，取R3=20，則R4=2.22 k，取2.3 k。

　　6)高頻變壓器

　　設Np、Ns及Nb分別為變壓器的原邊、副邊及輔助的繞組匝數。由于本設計的電路為反激式電路，故線圈匝數比公式為：

　　上式中VO為輸出電壓，VDF整流二極管的電壓降，TOFF和TON分別為MOS管的關斷與導通時間，VIL為最低輸入電壓，Vf為PL3536工作的電源電壓。

　　因為我們變壓器磁芯所選的材料為PC40，開關頻率為40 k，占空比為0.4，故每1伏電壓的1次繞組匝數位0.363，結合(7)、(8)式可得Ns=79.86，Nb=71.07，Nb=23.95。在此我們選擇Ns=80，Np=71，Nb=24。考慮到電流的作用，本設計在繞制變壓器時，原邊選用0.28 mm的銅線，副邊選用0.3 mm的銅線，輔助選用0.15 mm的銅線。繞制順序為先原邊40圈加兩層絕緣膠帶，再副邊71圈加兩層絕緣膠帶，然后原邊40圈加兩層絕緣膠帶，最后輔助24圈加兩層絕緣膠帶。