高效率LED驱动电路的设计

时间：2010-04-14 16:22:24

关键字： LED驱动电路 BSP 调试 LED灯

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[导读]摘要：恒流驱动是最佳的LED驱动方式，设计采用了市电220 V给LED灯供电的开关电源式恒流源，解决了降压、整流、变换效率高、较小的体积、较低的成本、还有安全隔离等一系列问题。经过实物电路的调试，设计基本上能实现

摘要：恒流驱动是最佳的LED驱动方式，设计采用了市电220 V给LED灯供电的开关电源式恒流源，解决了降压、整流、变换效率高、较小的体积、较低的成本、还有安全隔离等一系列问题。经过实物电路的调试，设计基本上能实现上述要求，验证了设计方案的可行性。
关键词：功率级LED；LED恒流驱动；开关电源

0 引言
在能源和环境问题日趋严重的今天，以高效、节能、环保以及长寿命为主要特点的大功率照明LED获得了人们的重视。随着其性能的提高以及生产成本的下降，大功率照明LED将逐步取代白炽灯和荧光灯，引发人类照明史上又一次革命。与此同时，大功率照明LED驱动集成电路的开发也由于大功率LED应用的逐渐普及得到了长足的发展。本设计是一个开关电源式恒流驱动电路，是基于美国Power Integrations公司推出的第二代增强型高效小功率隔离式开关电源集成电路TinySwitch-II系列的TNY268来设计的。

1 电路总体结构及设计
1．1 电路原理框图

1．2 电路原理图

1．3 主要工作流程
    输入的市电(AC～220 V)经过AC-DC整流滤波电路，接入电源隔离变压器，单片开关电源芯片TNY268P，变压器的次级输出电压经过输出整流滤波电路。D7、Q1为开路保护电路。
    TNY268P与电源隔离变压器以及C5构成开关电源电路部分，电源隔离变压器次级输出经过D6整流，C6、L3滤波，向负载提供直流电压。开关恒流电源是输出电流取样，通过电流负反馈，稳定输出电流。即流经负载的电流经过R5、R6产生电流负反馈经过光耦PC817调节TNY268P的功率输出以达到恒流的目的。
1．4 部分电路及元器件说明
1．4．1 单片电源电路
    TNY268P是把控制IC和功率MOSFET集成在一起的功率IC，它有四个功能引脚：漏极(D)、源极(S)、旁路(BP)、使能(EN)，如图3所示。

TNY268P是Tiny Switch-Ⅱ系列里的一种，是美国Power Integrations公司继TinySwitch之后。最新推出的第二代增强型高效小功率隔离式开关电源用集成电路。用TNY268P构成电源系统时，成本比分立元件PWM和其他集成／混合式电源方案低、体积小、效率和可靠性高，特别适合于要求低成本、高效率的应用场合。
图4为TNY268P的功能框图，其典型应用电路如图5所示。

3 调试
    在制作单面板完成后，就要进行调试了，先用万用表，检测各部分是否焊接的恰当，是不是还有虚焊的地方，如有就要重新焊接此处，如一切正常，把电路接好通电，再进行进一步的调试。
    在调试本电路的过程中，曾经历多次失败，并且找不出原因。故障表现是：输出电流不稳；开关振荡也不稳。检查电路元件参数又与原理电路图相符，当时首先怀疑TNY268P质量有问题，换了一块新的，故障依旧。后将电路元件参数作大范围的改变再试，也未见好的效果。正当寸步难行时，突然想到故障不在原理上，可能就在接线工艺上：是否控制地与电源地没有严格分开(混用)，导致电源大电流通过公共地线所形成的压降对控制端产生了干扰。随后便按以下规范去做：
    (1)在试验接线及制作印制电路板时，控制地与电源地必须严格分开，不能混用。
    (2)控制极旁路支路C4应尽可能靠近BP、S极连接。
    再一试，全部故障现象消失，难题迎刃而解，试验获得成功。

4 结束语
造成LED灯使用中存在严重的安全隐患的原因是现用的开路过电压保护方案有缺陷，它仅考虑了恒流驱动器自身安全需要，将开路电压限制在略高于最高工作电压之上。而对LED灯在此条件下，接上去，输出电容C6的放电是否会对LED灯造成伤害，全然没有顾及。理想的方案应该是对驱动器和对LED都是安全的：开路发生后，当输出电压上升到过电压设定值时，控制电路应马上动作，将输出电压扑灭至接近于零，C6储能很少。此方案正在探索研究中。