基于LM3429的高性能6W LED驱动电源研究.doc

基于LM3429的高性能6W LED驱动电源研究 李昊东 （安徽工业大学电气与信息工程学院，安徽马鞍山243032） 基金项目：xx年安徽省大学生创新训练计划（xx10360303）资助项目 1引言 LED作为一种新型的绿色光源产品，必然是未来发展的趋势，二十一世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代.LED球泡灯具与白炽灯比较，其最大的发展动力就是节能环保的优势.但是由于成本过高，导致价格要比传统灯具高了几个档次，且其驱动电源的寿命远低于LED灯珠寿命，使得整个LED灯具寿命受限.LED驱动电源可以说是LED照明设备的心脏，LED驱动电源的长使用寿命、节能环保的特点决定其对LED驱动电源的寿命、功率因数、谐波含量、效率、发热量等设计指标必然要求越来越高.本文提出的基于TI公司的LM3429控制芯片的LED驱动电源设计，具有长寿命、低成本和高效率等优点. 2LED驱动电源电路工作原理分析 2.1核心元件概述 LM3429是一款高性能、多用途LED驱动芯片.如图1所示为芯片的原理框图所示：输入电压范围为4.5V到75V，可以配置成降压，升压，升/降压或SEPIC拓扑，输入和输出的工作电压额定值为75V，内部的PWM控制器可调开关频率高达2MHz.同时还集成了精密的基准电压，用于快速PWM调光的逻辑兼容DIM输入，LM3429具有完善的保护功能，包括过电压保护（OVP）、过流保护（OCP）、环流限制（CCL）. 2.2基于LM3429芯片的驱动电源电路原理图 根据LED驱动电路的原理框图，设计了如图2所示的基于LM3429芯片的6WLED驱动电源原理图，该驱动电源LED负载用6只功率为1W的LED管串联，每只LED管电压额定值为3.5V、电流额定值为0.3A，整个LED模组的功率约为6W. 2.3基于LM3429芯片的60W驱动电源原理分析 2.3.1开关频率 如图3所示，在boost和buck-boost拓扑结构中，连接在RCT引脚和开关节点的RT与在GND和RCT间的CT设置TOFF，VIN按比例决定开关频率的稳定. 2.3.2LED平均电流 如图4所示，LM3429应用外部检测电阻RSNS将LED电流ILED转变成电压VSNS，HSP和HSN引脚是高边检测放大器的输入引脚，此放大器通过负反馈迫使VHSP与VHSN大小相等.这样，就会产生电流ICSH，经过电阻RCSH流出CSH引脚.这样，就可以计算得到ICSH、VSNS、ILED. 2.3.3电流检测与限制 如图5所示，LM3429利用比较器监测晶体管电流的方式实现了峰值电流模式控制，并与P引脚电压相比较.另外，它采用了周期循环过流保护功能.如果电流检测比较器输入的电压超过245mV，则立即终止循环. 2.3.4过压保护 如图6所示，LM3429可以通过OVP引脚设定输入输出过电压的状态，这个引脚可以精确到1.24V，同时有20？滋A的滞后电流. 2.3.5输入欠压保护 如图7所示，nDIM是既可以提供1.24V的门槛电压，同时具有可设计滞后作用的双重功能引脚.这个引脚既可以作为PWM调光的输入，也具有输入欠电压保护功能. 2.3.6PWM调光 如图8所示，PWM信号可以为nDIM引脚提供驱动信号，LED的亮度可以随着占空比的变化而变化，如：30%的占空比对应30%的LED亮度. 3基于LM3429的LED驱动电源参数设计 从上面的分析可知，一款高效、安全、稳定的LED驱动电源的设计需要各个参量相互配合，本文重点介绍各个参量的准确计算方法与过程. 3.1输出电压和LED动态电阻为 3.2假设CT的值为1nF，开关频率fSW和RT为 3.3设定LED平均电流ILED为1A，电流检测电阻RSNS为 3.4峰值电流为 最接近0.041的电阻值为0.04，所以，峰值电流为 3.5输入电容为 为了减小提供功率的相互影响，使用电容的值为14F，因此脉动电压值会更小.因为高压陶瓷电容选择受限，只能选用3个4.7F的贴片陶瓷电容. 3.6场效应管NFET电压等级至少应该比漏极源极电压VTMAX的最大值高15% 所以选用100V，32A的NFET. 3.7二极管的电压等级和电流等级 选用100V，12A，VD=600mV的二极管. 3.8输入欠电压保护是由开启门限电压和期望滞后电压决定的 3.9输出过电压是由关闭门限电压和期望滞后电压VHYSO决定的 4结语 本文详细分析了LM3429芯片的工作原理及特性，结合芯片性价比高、外围电路简单、性能指标突出等特点设计了节能高效的6WLED驱动电源，经过严格的参数整定，在实际样品测试结果中各项性能达到设计要求.同时，本设计也可为其他开关电源设计提供参考或直接借用. 参考文献： （1）牛萍娟，付贤松，任梦奇，杨新璇，韩变华.高功率因数的90W路灯驱动电源设计J.电工技术学报，xx，29（10）：199-205. （2）王戎伟，罗中良，陈治明，黎馨楹.基于NCP1014的4WLED驱动电源设计J.现代计算机，xx（9）：58-61. （3）高家宝，刘堃.基于FAN7554的30WLED驱动电源设计J.价值工程，xx（17）：104-106. （4）李帆，沈艳霞，张君继，赵芝璞.一种新型高效LED驱动电源设计J.电源技术，xx（8）：1425-1428.