解析幾個隔離式LED驅動電源辦法

在全球能源短缺、環保要求不斷提高的背景下，世界各國均大力發展綠色節能照明。LED照明作為一種革命性的節能照明技術，正在飛速發展。然而，LED驅動電源的要求也在不斷提高。高效率、高功率因數、安全隔離、符合EMI標準、高電流控制精度、高可靠性、體積小、成本低等正成為LED驅動電源的關鍵評價指標。

1LED驅動電源的詳盡要求

LED是低壓發光器件，具有長壽命、高光效、安全環保、方便使用等優勢。關于市電交流輸入電源驅動，隔離輸出是基于安全規范的要求。LED驅動電源的效率越高，則越能發揮LED高光效，節能的優點。同時高開關工作頻率，高效率使得整個LED驅動電源容易安裝在設計緊湊的LED燈具中。高恒流精度保證了大批量使用LED照明時的亮度和光色一致性。

210W以下功率LED燈使用辦法

目前10W以下功率LED使用廣泛，眾多一體式產品面世，即LED驅動電源與LED燈整合在一個燈具中，方便了用戶筆直使用。典型的燈具規格有GU10、E27、pAR30等。

針對這一使用，我們設計了如下辦法(見圖1)

圖1基于Ap3766的LED驅動電路原理圖

該辦法特點如下：

1.基于最新的LED專用驅動芯片Ap3766，采用原邊控制方式，無須光耦和副邊電流控制電路，實現隔離恒流輸出，電路結構簡單。通過電阻R5測試原邊電流，控制原邊電流峰值恒定，同時控制開關占空比，保持輸出二極管D1的導通時間和整個開關周期時間比例恒定，實現了輸出電流的恒定。

2.Ap3766采用專有的亞微安啟動電流技術，僅需0.6A的啟動電流，因此降低了啟動電阻R1和R2上的功耗，提高了系統效率。典型5W使用效率大于80%，空載功耗小于30mW。

3.Ap3766采用恒流收緊技術實現垂直的恒流特性，恒流精度高。

4.電路元件數量少，Ap3766采用SOT-23-5封裝，體積小，整個電路可以安裝在常用規格燈杯中。

5.安全可靠，隔離輸出，具有輸出開路保護、過壓保護及短路保護功能。

6.功率開關管采用三極管，省去了高壓場效應管，系統成本低。

圖2為該辦法的5W使用電路樣機實物照片。圖3是基于Ap3766的5WLED驅動裝置實物照片。圖4為基于Ap3766的5WLED驅動電路滿載效率隨交流輸入電壓變化曲線。圖5為基于Ap3766的5WLED驅動電路滿載輸出IV特性曲線。

310～60W功率LED路燈、LED直管燈使用辦法

IEC國際電工委員會對照明燈具提出明確的諧波要求，即IEC61000-3-2標準。因此關于較大功率LED照明使用，采用功率因數校正(pFC)控制技術成為必需。關于60W以下使用，有高性價比單級pFC控制辦法，該辦法電路原理圖如圖6所示。

圖6基于Ap166+Ap4313的LED驅動電路原理圖

該辦法特點有：

1單級pFC辦法，只用一級反激式電路拓撲，同時實現功率因數校正和隔離恒流輸出。元件數量少、體積小、性價比高。

2高功率因數，采用有源功率因數校正控制芯片Ap1661，功率因數pF>0.9，滿足IEC61000-3-2諧波標準。

3采用副邊恒壓恒流控制芯片Ap4313，恒流精度高，輸出電流誤差3%。

4高效率，滿載效率高達90%。

5安全可靠，隔離輸出，具有輸出開路保護，過壓保護及短路保護功能。

Ap1661是一款工作于臨界導通模式下的有源功率因數校正控制芯片，可廣泛使用于開關電源、LED驅動和電子鎮流器的預調整變換器控制。該芯片內部包括1個啟動按時器可滿足待機使用要求，1個能實現接近于1的功率因數的單象限乘法器和1個零電流測試模塊確保臨界斷續方式工作。Ap1661的圖騰柱驅動輸出能夠為外部MOSFET或IGBT供應最大600mA驅動電流和800mA關斷電流能力。采用了先進的雙極型互補金屬氧化物半導體設計和制造工藝，具有低啟動電流，低工作電流和低功耗的特點。Ap1661同時具有完善的保護功能，包括過壓保護、帶有滯后的輸入欠壓鎖定和乘法器輸出嵌位以限制開關最大峰值電流。圖7為該辦法60W使用電路樣機實物照片。圖8為使用該辦法LED直管燈實物照片。

460～150W大功率LED路燈使用辦法

在戶外照明部分，我國每年路燈市場需求量都在2000萬盞以上，我國城市改造、城鎮建設、住宅建設及道路建設關于大功率、高亮度、節能的LED路燈產品的市場需求是極其龐大的。

在更大功率使用條件下，單級pFC電路難以同時兼顧pFC預調整和反激電路輸出恒流調整性能，這時要采用兩級電路架構實現這一目標。因此，有新推出的pFC+pWM兩級架構電路拓撲辦法，該辦法電路原理圖如圖9所示。

圖9基于Ap1661+Ap3102的LED驅動電路原理圖

該電路采用BoostpFC+Flyback兩級拓撲結構，控制芯片采用pFC控制芯片Ap1661，pWM控制芯片Ap3102和副邊恒流控制芯片Ap4310。該電路辦法優勢是輸入/輸出電容小，輸出紋波小，隔離輸出，功率因數高，電流精度控制在2%以內，可靠性高。圖10為該辦法的90W使用電路樣機實物照片。圖11為使用該辦法大功率LED路燈燈具照片。

圖11大功率LED路燈燈具照片

圖1290WLED電源滿載效率曲線

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