LED光源作為一種新型綠色光源，由于其具有耗電量低、壽命長(cháng)、反應速度快、高效節能等優(yōu)點(diǎn)，已被越來(lái)越廣泛的應用。在同樣亮度下，LED光源耗電量?jì)H為普通白熾燈的十分之一，而壽命卻可以延長(cháng)100倍。但其壽命很大程度上決定于驅動(dòng)電源，因此一種可靠的、轉換效率高的、壽命長(cháng)的LED驅動(dòng)電源對于LED光源至關(guān)重要。

 

 

本設計采用TNY279電源芯片作為開(kāi)關(guān)電源的控制芯片，TNY279電源芯片在一個(gè)器件上集成了一個(gè)700V高壓MOSFET開(kāi)關(guān)和一個(gè)電源控制器，與普通的PWM控制器不同，它使用簡(jiǎn)單的開(kāi)/關(guān)控制方式來(lái)穩定輸出電壓?？刂破靼ㄒ粋€(gè)振蕩器、使能電路、限流狀態(tài)調節器、5.8V穩壓器、欠電壓即過(guò)電壓電路、限流選擇電路、過(guò)熱保護、電流限流保護、前沿消隱電路。該芯片具有自動(dòng)重啟、自動(dòng)調整開(kāi)關(guān)周期導通時(shí)間及頻率抖動(dòng)等功能。

 

 

電源的核心部分采用反激式變換器，結構簡(jiǎn)單，易于實(shí)現。整體設計電路圖如圖1.

 

 

圖1：電源整體設計電路

 

2.1輸入整流濾波電路

 

考慮到成本、體積等因素，改善諧波采用無(wú)源功率因數校正電路，主要是通過(guò)改善輸入整流濾波電容的導通角方式來(lái)實(shí)現。具體方法是在交流進(jìn)線(xiàn)端和整流橋之間串聯(lián)電感，如圖1所示C1、C2、L1、L2組成一個(gè)π型電磁干擾濾波器，并使用填谷電路填平電路，減小總諧波失真。填谷電路由D1、D2、、D3、C3、C4、R3組成，限制50Hz交流電流的3次諧波和5次諧波。

 

經(jīng)整流及濾波的直流輸入電壓被加到T1的初級繞組上。U1（TNY279）中集成的MOSFET驅動(dòng)變壓器初級的另一側。二極管D4、C5、R6組成鉗位電路，將漏極的漏感關(guān)斷電壓尖峰控制在安全值范圍以?xún)?。齊納二極管箝位及并聯(lián)RC的結合使用不但優(yōu)化了EMI，而且更有效率。

 

2.2高頻變壓器設計

 

TNY279完全可以自供電的，但是使用偏置繞組，可以實(shí)現輸出過(guò)壓保護，在反饋出現開(kāi)環(huán)故障時(shí)能夠保護負載，有效地減少對LED光源的產(chǎn)生的損害，在本設計中采用偏置繞組，如圖1，同時(shí)可由更低的偏置電壓向芯片供電，抑制了內部高壓電流源供電，在空載時(shí)功耗可降低到40MW以下。Y電容可降低電磁干擾。

 

2.3反饋電路設計

 

次級采用恒流恒壓雙環(huán)控制。NCS1002是一款恒流恒壓次級端控制器。如圖2所示，它的內部集成了一個(gè)2.5V的基準和兩個(gè)高精度的運放。

 

 

圖2：NCS1002芯片內部結構

 

電壓基準和運放1是電壓控制環(huán)路的核心。運放2則是一個(gè)獨立運放，用于電流控制。在本設計中，電壓控制環(huán)路用于保證輸出電壓的穩定，電流反饋控制環(huán)路檢測LED平均電流，即電路中R17上的電流，將其轉換成電壓和2.5V基準比較，并將誤差反饋到TNY279中來(lái)調整導通。

 

具體的工作原理是：NCS1002調節輸出的電壓值，當輸出電壓超過(guò)設定電壓值時(shí)，電流流向光耦LED，從而下拉光耦中晶體管的電流。當電流超過(guò)TNY279的使能引腳的閾值電流時(shí)，將抑制下一個(gè)周期，當下降的電壓小于反饋閾值時(shí)，會(huì )使能一個(gè)開(kāi)關(guān)周期，通過(guò)調節使能周期的數量，對輸出電壓進(jìn)行調節，同樣，當通過(guò)檢測到R16上的電流即輸出電流大于設定的值時(shí)，電流通過(guò)另一個(gè)二極管下拉光耦LED中晶體管的電流，達到抑制TNY279的下一個(gè)周期的目的，當輸出電流小于設定電流時(shí)會(huì )使能一個(gè)開(kāi)關(guān)周期，通過(guò)這樣的反饋調節機制，能使得輸出的電壓和電流都處于穩定的狀態(tài)。

 

當反饋電路出現故障時(shí)，即在開(kāi)環(huán)故障時(shí)，偏置電壓超過(guò)D9與旁路/多功能引腳電壓時(shí)，電流流向BP/M引腳。當此電流超過(guò)ISD（關(guān)斷電流）時(shí)TNY279的內部鎖存關(guān)斷電路將被激活，從而保護負載。由于使用了偏置繞組將電流送入BP/M引腳，抑制了內部高電壓電流源，這樣的連接方式將265VAC輸入時(shí)的空載功耗降低到40MW有效的降低功耗。

 

 

3.1輸入輸出參數

 

輸入電壓（AC）：85～265 V

 

頻率：50Hz

 

輸出電壓：12V

 

輸出電流：1.67A

 

輸出功率：20W

 

3.2變壓器參數計算

 

在最低電網(wǎng)電壓為85V時(shí)，最小的直流輸入電壓V MIN，可通過(guò)下式計算：

 

3.3變壓器的繞制

 

 

圖3：變壓的初級、次級和偏置繞組的繞制示意圖

 

初級繞組以引腳2作為起始引腳，繞85圈（x1線(xiàn)），在2層中從左向右。在第1層結束時(shí)，繼續從右向左繞下一層。在最后一層上，使繞組均勻分布在整個(gè)骨架上。以引腳1作為結束引腳，添加1層膠帶以進(jìn)行絕緣。

 

偏置繞組以引腳4作為起始引腳，繞9圈（x 2線(xiàn)）。沿與初級繞組相同的旋轉方向進(jìn)行繞制。使繞組均勻分布在整個(gè)骨架上。以引腳3作為結束引腳，添加3層膠帶以進(jìn)行絕緣。

 

次級繞組以引腳7作為起始引腳，繞8圈（x 2線(xiàn)）。使繞組均勻分布在整個(gè)骨架上。沿與初級繞組相同的旋轉方向進(jìn)行繞制。以引腳6作為結束引腳，添加2層膠帶以進(jìn)行絕緣。

 

 

設計了一種基于TNY279的大功率LED驅動(dòng)電源電路，分析了其工作原理和設計方法，反饋環(huán)節采用恒壓恒流雙環(huán)的設計，保證輸出電壓和輸出電流的恒定，同時(shí)在開(kāi)環(huán)故障下能夠自動(dòng)關(guān)閉，保護負載，有效的減少了對LED光源的損害，提高LED的使用壽命。同時(shí)轉換效率也在83%以上，并滿(mǎn)足國際標準中對諧波含量的要求。經(jīng)驗證電路能夠輸出預期的效果。