基于自激变换技术的LED驱动设计电路理解.doc

基于自激变换技术的led驱动设计电路理解图1 rcc-buck原理图上电后，输入的交流电经过桥堆bd1的整流之后，在电容器（包括c1、c2、c3）两端成为直流电，这个直流电经led负载，再流经电阻r5，然后流过电容器c5，在流经电阻r4，然后流经辅助绕组t1-2到地；在这个过程中对c5进行充电，随着c5的电压的上升，当电源开关q1的b点处的电压达到0.7v后，q1导通，此时主功率电路（包括负载led、二极管d1、主绕组t1-1、电源开关q1）开始工作，电流流经led负载、d1、t1-1、q1到底，流过t1-1的电流会线性上升，此时辅助绕组t1-2上产生感应电流，流经r4、c5，对c5反向充电，从而加速q1的导通，q1集电极电流的增长趋势在变压器的次级绕组上产生感应电动势，进一步对c5反向充电，从而使q1的基极电位升高，q1的基极电流、集电极电流进一步加大，在电路中产生如下的连锁反应：在这种连锁的正反馈作用下，q1会导通并很快饱和。在三极管q1导通后，t1辅助线圈n2感应到电压v1，经r3对c4充电（电路的控制部分），当c4上的电压升高到稳压管zd1的触发电压时，zd1击穿，其电压迅速降至动态返回电压而使c4向q2的基极注入大电流脉冲，并有电流ib2注入q2的基极，使q2饱和导通，由于q2饱和导通会把q1的b点电压拉低到0.4v以下，从而使q1关断，这时流过主绕组t1-1的电流开始流向二极管d2、led负载、二极管d1，即开始freewheeling,形成一个新的回路，电流开始线性下降，此时t1-2上产生感应负压，通过r4、c5加速q1的关断，同时由于二极管d3的嵌位作用，导致b点的电压为-0.7v，使得q2也被关断。当流过t1-1的电流降到零时，此时t1-1和q1的c、e点间的分布电容形成谐振。从而使流过主绕组t1-1的电流先反向流，再正向流，当正向流过时，在辅助绕组t1-2感应到的正电压通过r4、c5再次使q1导通；当q1导通后，会让t1-2的感应电压加强，从而加速q1的导通，这时主功率电路（包括负载led、二极管d1、主绕组t1-1、电源开关q1）再次开始工作，周而复始，以此循环。二、开路保护原理 利用二极管d1的单向导通特性可起到开路保护的作用。d1可选用反向漏流小的二极管，如常用的1n4007。如果没有加d1，当出现开路的时候，母线电压还会从电阻r6和电解c7走，流过启动电阻r5，从而开启主开关管q1。三、短路保护原理 一旦出现短路（a点b点近似等电位），相当于母线电压全部加在变压器t1的初级绕组n1，变压器的次级绕组n2很快获得非常大的感应电压vn2=vn1/n，并对c4电容充电，v2点电压很快就达到稳压管zd1的击穿电压，q2开通，从而q1基极只有微弱电流，不足提供q1的开启电压。四、变压器的算计(ipk固定， ton变化，变压器工作在变频状态)设输入vin(ac)min=102v，vin(ac)max=140v，vo=48v，io=160ma，稳压管vd2=6.2v；计算变压器的感量及匝数比。（公式：ipk*l/vin(dc)min-vo-vd1=ton , ipk*l/-vo-vd1=toff ,ipk3*io）vin(dc)min=1.414*102v=144.2v，vin(dc)max=1.414*138v=195.1v，v(k)min=vt1(aux)=144.2-48-1.1=95.1v, v(k)max=vt1(aux)=195.1-48-1.1=146vipk=3*160ma=480ma=0.48a，1.根据稳压管vzd1=6.2v，设定 v1=10v（一般取810v）2.初算匝比n=95.1/10=9.5，n=146/10=14.6，3.计算充电时间,即t=ton=r*c*v1-vo/( v1- vzd1)=1*103*3.3*10-9*10-0/(10-6.2)=3.19*10-9s=3.19us电容放电c=q/u，i=q/t, t = r*c*ln(v1-v0)/(v1-vt)， i=u/r*ln(v1-v0)/(v1-vt)4.由ipk= vin(dc)min - vo-vd1*ton/l，得l=vin(dc)min - vo-vd1*ton/ipk=0.63mh, l=vin(dc)max-vo- v1*ton/ipk=0.97mh,五、关键器件选用1.电阻r3的选用电阻r3减小，峰值电流往下削顶，电感的饱和电流下降2.稳压管zd1的选用最开始推荐选用6.2v（5.1v为分界线，6.2v为正温漂，3.3v为负温漂），选3.3v还可以减小ton开通时间选3.3v：1正向电压4v，反向电压必小于-5v，不需要c6来钳制(c6的作用是消除稳压管漏流。若稳压管有微小漏电流，可以从c6流过)；因此，可以省去一瓷片电容（即c6与c4合并为一个电容），因为只要保证b点电压1v2v即可2实验现象：随着环境温度上升，vled是下降的（led发光二极管特性），用6.2v，iled会略微上升；用3.3v之后，iled基本不变，甚至呈降低趋势3选用3.3v，v1点电压降低，在r4，c5这条路上损耗会降低3变压器t的选用对电感，关断时，感应的电压是固定的，感量也是固定的，输出负载也固定，所以toff =ipk*l/-vo-vd4是固定的4三极管q1的选用三极管q1，q2温漂：be极随着温度上升，pn结导通压降会降低，即，温度每上升2k，vbe电压下降2mvq1不能承受负压，所以用d3来钳制；5.放电电阻r6的选用根据负载电压选择r6的功耗来控制性价比；例：输出电压是48v，由p= vo/r6，选30k的电阻，p=（48*48）/（30*1000）=0.078w，因此选用1/4w 的1206贴片电阻即可（一般地，功耗电阻用到其标称值的30%，最大用到标称值的50%）6.d1的选用利用二极管d1的单向导通特性可起到开路保护的作用。但正是因为d1置于这个位置，导致上电会出现软启动问题（即led灯会出现启动亮度的跳跃）7. 电解c7的选用对电源来说，实现恒流最佳，即ipk固定，在输出端有大电解对ipk进行斩波得到平均电流iav对于rcc电路，调光与不调光的区别在于加上rc阻容之后，电解c7要加大滤纹波，这样才有利于调光时输出电流的恒定。 电解电容如用在led驱动中的主控芯片vcc电源端去耦/旁路作用，建议用（艾华为例）rm系列产品，因此系列耐高温长寿命（可以同时承诺105度10000小时或125度2500小时），且漏电流比较低，适合用于此处（损耗角正切值较大）。如果用于输出滤波，建议用（艾华为例）rj系列（长寿命高频低阻）（对应同业rubycon的yxj系列，上海同业lkg系列，损耗角小）。过ic认证的原理图调光调色温原理图隔离电路课堂上的几点笔记：1. t1初级电流减小，减小到为零时（母线还是有电压的），k点电压小于p点电压，电流微微往上走。2. 变压器t1-1决定q1的主开关频率（即，馒头波的最高点），馒头波在中间的时候，频率会高一些。3. 三极管q1的关断时间取决于t1-1电流什么时候为零。4. q1的ib选择越大越好（因为我们不希望开关管进入饱和态）5. 如何设定占空比：r3与c4，r7与c5；配合调整1r3与c4可设定占空比，一般地，先设定c4，调整r3（并联电阻排）2电容c5不能设定太小，因为还需要一个小电流去开通q23q2的放大倍数值，选越小，则c5值需相应加大6. c6与c4的值也有一定的比例（因为q2的基极不能出现负压）c6还有一个作用就是消除稳压管的漏流，尽量用规格书保证的点。7. 对于该电路来讲，q1不能承受负压，用d3来钳制8. 如何提升效率：d点电压v