浅谈基于NCP1013的一般照明改LED照明电路设计.doc

浅谈基于NCP1013的一般照明改LED照明电路设计周家渡地铁站照明改造设计方案王晓刚2010-3-23技师论文小结 浅谈基于NCP1013的一般照明改LED照明电路设计进年来人们越来越重视环保，本站应公司要求对一般照明进行LED照明改造。以下为LED照明的优点：LED属于固体冷光源，眩光小，无辐射，使用中不发出有害物质。LED工作电压低，直流驱动，超低功率损耗，电光功率转换效率接近100%。光谱中没有紫外线和红外线，而且废弃物可回收，不含汞元素没有污染，可以安全触摸。LED采用环氧树脂封装，抗振动，灯体内也没有松动的部分，不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点，使用寿命可达6万10万小时。本电路设计采用的是NCP1013驱动电路，该驱动器属于AC直接驱动型。该驱动器是安森美半导体公司的IC，内部集成了一个固定频率电流模式控制器和一个700V的功率MOSFET。该IC不仅可用于充电器适配器的USB、TV等辅助电源，还可以直接驱动照明电路。本电路因为是原一般节能灯照明改造电路，为节约成本，配电柜以上电路不改动，采用原配电柜电路直接输出，电路示意框图见下图。该驱动器的特点：1. 内部700V的MOSFET导通电阻RDS(on)为11/22；2. 电流模式固定频率工作分别为65kHz/100 kHz/130 kHz；3. 在低峰值电流下消除了声频噪声；4. 动态自供电（DSS），无需偏置绕组；5. 内部1ms的软启动；6. 频率抖动改善了EMI性能；7. 如果使用辅助绕组，则停止DDS工作，待机功率低于100mW；8. 内置过电压保护电路；9. 内置输出短路保护电路；10. 具有门限温度为150（带50滞后）的过温度关断保护电路；11. 反馈回路连接光耦合器。NCP1013系列IC采用7引脚PDIP封装，引脚排列图见下图：芯片内部接线图见下图：引脚功能如下：VCC为内部电路供电，外部连接1只10F电容器，电容器的波纹参与频率抖动。该脚可连接辅助电源以改善待机性能，同时在反馈回路出现故障时，该脚还提供有源关断保护；GND为地；NC脚不连接；FB脚为反馈信号输入；DRAIN为内部MOSFET的漏极，本电路采用DSS自供电。基于NCP1013的驱动电路实际电路见附图1。LED采用1W 照明级大功率LED ，光通量40-60LM，其正向工作电流为350mA，正向压降为3.5V。开关电源的输出DC电压为17.5V，输出功率为6.125W。VD1，VD2，VD3，VD4，C1为整流滤波元件。电容C4用于输出滤波，降低噪声的敏感性，并均匀地分配开关周期。R2，C3，VD5组成钳位电路，用于限制漏感引起的漏极电压尖峰。C5为环路滤波电容，R3是在断电时C5的放电电阻。VS1与R4的作用是在空载时输出电压将被控制在最低输出电压，以提高器件寿命。T1为隔离变压器，起滤波及对MOSFET的保护作用。NCP1013的动态自供电电路在系统加点后，高压启动电流源对引脚VCC上的电容器充电。当VCC脚上的电压达到门坎电压时，内部电流源关断，MOSFET被唤醒和激活。VCC电容器上产生幅度为1V的波纹电压。在照明应用中，为节约成本可以采用较为简单的降压拓扑结构，这种结构所使用的电感比变压器小得多，而且只需要很少的元件来实现，这种结构采用的是峰值电流控制，可以使用大电解输出电容，直接从交流线路为驱动器供电。LED等可以采用安森美半导体的NUD4700 LED分流保护。下图是这种分流保护解决方案的应用及原理示意图。在LED正常工作时，泄漏电流仅为近100 A；而在遭遇瞬态或浪涌条件时，LED就会开路，这时NUD4700分流保护器所在的分流通道激活，所带来的压降仅为1.0 V，将带给电路的影响尽可能地减小。本设计是