基于自激變換技術(shù)的LED驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)電路理解

1、基于自激變換技術(shù)的led驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)電路理解圖1 rcc-buck原理圖上電后，輸入的交流電經(jīng)過橋堆bd1的整流之后，在電容器（包括c1、c2、c3）兩端成為直流電，這個(gè)直流電經(jīng)led負(fù)載，再流經(jīng)電阻r5，然后流過電容器c5，在流經(jīng)電阻r4，然后流經(jīng)輔助繞組t1-2到地；在這個(gè)過程中對(duì)c5進(jìn)行充電，隨著c5的電壓的上升，當(dāng)電源開關(guān)q1的b點(diǎn)處的電壓達(dá)到0.7v后，q1導(dǎo)通，此時(shí)主功率電路（包括負(fù)載led、二極管d1、主繞組t1-1、電源開關(guān)q1）開始工作，電流流經(jīng)led負(fù)載、d1、t1-1、q1到底，流過t1-1的電流會(huì)線性上升，此時(shí)輔助繞組t1-2上產(chǎn)生感應(yīng)電流，流經(jīng)r4、c5，對(duì)c5反向充電，

2、從而加速q1的導(dǎo)通，q1集電極電流的增長(zhǎng)趨勢(shì)在變壓器的次級(jí)繞組上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，進(jìn)一步對(duì)c5反向充電，從而使q1的基極電位升高，q1的基極電流、集電極電流進(jìn)一步加大，在電路中產(chǎn)生如下的連鎖反應(yīng)：在這種連鎖的正反饋?zhàn)饔孟拢琿1會(huì)導(dǎo)通并很快飽和。在三極管q1導(dǎo)通后，t1輔助線圈n2感應(yīng)到電壓v1，經(jīng)r3對(duì)c4充電（電路的控制部分），當(dāng)c4上的電壓升高到穩(wěn)壓管zd1的觸發(fā)電壓時(shí)，zd1擊穿，其電壓迅速降至動(dòng)態(tài)返回電壓而使c4向q2的基極注入大電流脈沖，并有電流ib2注入q2的基極，使q2飽和導(dǎo)通，由于q2飽和導(dǎo)通會(huì)把q1的b點(diǎn)電壓拉低到0.4v以下，從而使q1關(guān)斷，這時(shí)流過主繞組t1-1的電流開始流

3、向二極管d2、led負(fù)載、二極管d1，即開始freewheeling,形成一個(gè)新的回路，電流開始線性下降，此時(shí)t1-2上產(chǎn)生感應(yīng)負(fù)壓，通過r4、c5加速q1的關(guān)斷，同時(shí)由于二極管d3的嵌位作用，導(dǎo)致b點(diǎn)的電壓為-0.7v，使得q2也被關(guān)斷。當(dāng)流過t1-1的電流降到零時(shí)，此時(shí)t1-1和q1的c、e點(diǎn)間的分布電容形成諧振。從而使流過主繞組t1-1的電流先反向流，再正向流，當(dāng)正向流過時(shí)，在輔助繞組t1-2感應(yīng)到的正電壓通過r4、c5再次使q1導(dǎo)通；當(dāng)q1導(dǎo)通后，會(huì)讓t1-2的感應(yīng)電壓加強(qiáng)，從而加速q1的導(dǎo)通，這時(shí)主功率電路（包括負(fù)載led、二極管d1、主繞組t1-1、電源開關(guān)q1）再次開始工作，周而

4、復(fù)始，以此循環(huán)。二、開路保護(hù)原理 利用二極管d1的單向?qū)ㄌ匦钥善鸬介_路保護(hù)的作用。d1可選用反向漏流小的二極管，如常用的1n4007。如果沒有加d1，當(dāng)出現(xiàn)開路的時(shí)候，母線電壓還會(huì)從電阻r6和電解c7走，流過啟動(dòng)電阻r5，從而開啟主開關(guān)管q1。三、短路保護(hù)原理 一旦出現(xiàn)短路（a點(diǎn)b點(diǎn)近似等電位），相當(dāng)于母線電壓全部加在變壓器t1的初級(jí)繞組n1，變壓器的次級(jí)繞組n2很快獲得非常大的感應(yīng)電壓vn2=vn1/n，并對(duì)c4電容充電，v2點(diǎn)電壓很快就達(dá)到穩(wěn)壓管zd1的擊穿電壓，q2開通，從而q1基極只有微弱電流，不足提供q1的開啟電壓。四、變壓器的算計(jì)(ipk固定， ton變化，變壓器工作在變頻狀態(tài))

5、設(shè)輸入vin(ac)min=102v，vin(ac)max=140v，vo=48v，io=160ma，穩(wěn)壓管vd2=6.2v；計(jì)算變壓器的感量及匝數(shù)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.根據(jù)穩(wěn)壓管vz

6、d1=6.2v，設(shè)定 v1=10v（一般取810v）2.初算匝比n=95.1/10=9.5，n=146/10=14.6，3.計(jì)算充電時(shí)間,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電容放電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-

7、 v1*ton/ipk=0.97mh,五、關(guān)鍵器件選用1.電阻r3的選用電阻r3減小，峰值電流往下削頂，電感的飽和電流下降2.穩(wěn)壓管zd1的選用最開始推薦選用6.2v（5.1v為分界線，6.2v為正溫漂，3.3v為負(fù)溫漂），選3.3v還可以減小ton開通時(shí)間選3.3v：1正向電壓4v，反向電壓必小于-5v，不需要c6來鉗制(c6的作用是消除穩(wěn)壓管漏流。若穩(wěn)壓管有微小漏電流，可以從c6流過)；因此，可以省去一瓷片電容（即c6與c4合并為一個(gè)電容），因?yàn)橹灰ＷCb點(diǎn)電壓1v2v即可2實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：隨著環(huán)境溫度上升，vled是下降的（led發(fā)光二極管特性），用6.2v，iled會(huì)略微上升；用3.3v之后

8、，iled基本不變，甚至呈降低趨勢(shì)3選用3.3v，v1點(diǎn)電壓降低，在r4，c5這條路上損耗會(huì)降低3變壓器t的選用對(duì)電感，關(guān)斷時(shí)，感應(yīng)的電壓是固定的，感量也是固定的，輸出負(fù)載也固定，所以toff =ipk*l/-vo-vd4是固定的4三極管q1的選用三極管q1，q2溫漂：be極隨著溫度上升，pn結(jié)導(dǎo)通壓降會(huì)降低，即，溫度每上升2k，vbe電壓下降2mvq1不能承受負(fù)壓，所以用d3來鉗制；5.放電電阻r6的選用根據(jù)負(fù)載電壓選擇r6的功耗來控制性價(jià)比；例：輸出電壓是48v，由p= vo/r6，選30k的電阻，p=（48*48）/（30*1000）=0.078w，因此選用1/4w 的1206貼片電阻即

9、可（一般地，功耗電阻用到其標(biāo)稱值的30%，最大用到標(biāo)稱值的50%）6.d1的選用利用二極管d1的單向?qū)ㄌ匦钥善鸬介_路保護(hù)的作用。但正是因?yàn)閐1置于這個(gè)位置，導(dǎo)致上電會(huì)出現(xiàn)軟啟動(dòng)問題（即led燈會(huì)出現(xiàn)啟動(dòng)亮度的跳躍）7. 電解c7的選用對(duì)電源來說，實(shí)現(xiàn)恒流最佳，即ipk固定，在輸出端有大電解對(duì)ipk進(jìn)行斬波得到平均電流iav對(duì)于rcc電路，調(diào)光與不調(diào)光的區(qū)別在于加上rc阻容之后，電解c7要加大濾紋波，這樣才有利于調(diào)光時(shí)輸出電流的恒定。 電解電容如用在led驅(qū)動(dòng)中的主控芯片vcc電源端去耦/旁路作用，建議用（艾華為例）rm系列產(chǎn)品，因此系列耐高溫長(zhǎng)壽命（可以同時(shí)承諾105度10000小時(shí)或125

10、度2500小時(shí)），且漏電流比較低，適合用于此處（損耗角正切值較大）。如果用于輸出濾波，建議用（艾華為例）rj系列（長(zhǎng)壽命高頻低阻）（對(duì)應(yīng)同業(yè)rubycon的yxj系列，上海同業(yè)lkg系列，損耗角?。?。過ic認(rèn)證的原理圖調(diào)光調(diào)色溫原理圖隔離電路課堂上的幾點(diǎn)筆記：1. t1初級(jí)電流減小，減小到為零時(shí)（母線還是有電壓的），k點(diǎn)電壓小于p點(diǎn)電壓，電流微微往上走。2. 變壓器t1-1決定q1的主開關(guān)頻率（即，饅頭波的最高點(diǎn)），饅頭波在中間的時(shí)候，頻率會(huì)高一些。3. 三極管q1的關(guān)斷時(shí)間取決于t1-1電流什么時(shí)候?yàn)榱恪?. q1的ib選擇越大越好（因?yàn)槲覀儾幌Ｍ_關(guān)管進(jìn)入飽和態(tài)）5. 如何設(shè)定占空比：r3與c4，r7與c5；配合調(diào)整1r3與c4可設(shè)定占空比，一般地，先設(shè)定c4，調(diào)整r3（并聯(lián)電阻排）2電容c5不能設(shè)定太小，因?yàn)檫€需要一個(gè)小電流去開通q23q2的放大倍數(shù)值，選越小，則c5值需相應(yīng)加大6. c6與c4的值也有一定的比例（因?yàn)閝2的基極不能出現(xiàn)負(fù)壓）c6還有一個(gè)作用就是消除穩(wěn)壓管的漏流，盡量用規(guī)格書保證的點(diǎn)。7. 對(duì)于該電路來講，q1不能承受負(fù)壓，用d3來鉗制8. 如何提升效率：d點(diǎn)電壓v