文中應用高性能離線(xiàn)式PWM控制器OB2532，設計了一款小功率LED凈化燈驅動(dòng)電路，電路采用原邊反饋方式。與傳統的副邊反饋相比，原邊反饋驅動(dòng)電路省去了光耦和TL431芯片，降低了成本，提高了系統的可靠性。所設計的LED凈化燈驅動(dòng)電路具有恒壓恒流控制特性。實(shí)測的結果來(lái)表明：4個(gè)1 W的白光LED正常工作，亮度非常高，測試參數達到設計要求。

　　LED凈化燈照明因其節能、環(huán)保和壽命長(cháng)等特點(diǎn)，成為未來(lái)照明的發(fā)展趨勢。LED燈不像普通的白熾燈泡，可以直接連接220V的交流市電，它需要低壓直流驅動(dòng)，因此必須設計復雜的電源變換電路。LED的壽命和驅動(dòng)電源有很大的關(guān)系，驅動(dòng)電源供電不穩定，導致LED發(fā)光效率降低，壽命縮短，顏色發(fā)生變化，甚至燒毀。此外，轉換效率、恒流/恒壓精度、電源壽命、電磁兼容等要求也是設計LED驅動(dòng)電源必須考慮的因數。文中設計出一款AC/DC的LED恒流源驅動(dòng)電源，采用原邊反饋方式，與傳統的副邊反饋的光耦加TL431的結構相比，其最大的優(yōu)勢在于降低了成本，提高了系統的可靠性。

　　1 LED凈化燈驅動(dòng)電源工作原理

　　PWM(Pulse Width Modulation)調制方式是開(kāi)關(guān)功率變換器中最常采用的方式，通過(guò)反饋端的反饋信號和基準信號的差值與內部產(chǎn)生的鋸齒波進(jìn)行比較，然后輸出恒頻變寬的方波信號對功率開(kāi)關(guān)管進(jìn)行控制，可以依據負載快速調節開(kāi)關(guān)管的導通時(shí)間，從而穩定輸出電壓。

　　開(kāi)關(guān)電源變換器從控制模式上可分為兩類(lèi)：電壓控制模式(Voltage control Mode)和電流控制模式(Current Control Mode)。電壓控制模式的基本原理就是通過(guò)將誤差放大器的輸出電壓與一個(gè)鋸齒波進(jìn)行比較，產(chǎn)生控制用的PWM信號。PWM電壓模式的控制原理圖如圖1所示，其原理為：采樣電阻R1和R2檢測輸出電壓Vo，并將其輸入誤差放大器EA與參考電壓Vref進(jìn)行比較，放大的誤差電壓Vea輸入到PWM電壓比較器(脈寬調整器)。PWM電壓比較器的另一個(gè)輸入是周期為T(mén)的鋸齒波。Vea與鋸齒波進(jìn)行比較，當鋸齒波電壓高于Vea的時(shí)，PWM電壓比較器的輸出由高電平轉化為低電平，Q1關(guān)斷，以此來(lái)調節Q1的導通時(shí)間，保證輸出電壓恒定。

　　電流控制模式是在電壓控制模式的基礎上，增加一個(gè)電流負反饋的環(huán)節。圖2為PWM峰值電流控制模式的原理框圖。PWM電壓比較器的輸入由電壓控制模式中的鋸齒波信號換成了對電流采樣值轉換成的電壓Vs(=IQ1xRS)，比較器的另一端仍然是輸出電壓采樣值與參考基準的誤差放大值Vea。每個(gè)周期開(kāi)始時(shí)，脈沖信號控制將開(kāi)關(guān)開(kāi)啟，流過(guò)開(kāi)關(guān)和電感的電流增大，當電流增大到Vs超過(guò)Vea時(shí)，觸發(fā)器R端置高電位，開(kāi)關(guān)被關(guān)斷。如果輸入電壓VDC增大，則開(kāi)關(guān)導通時(shí)Vs上升速度加快，Vs超過(guò)Vea所需要的時(shí)間縮短，于是開(kāi)關(guān)管導通時(shí)間Ton被縮短;反之輸入電壓VDC減小，則Vs超過(guò)Vea讓PWM控制信號翻轉所需時(shí)間更長(cháng)，開(kāi)關(guān)管導通時(shí)間Ton增加，維持對負載提供的能量大小。

　　2 方案的選擇

　　LED凈化燈的伏安特性和一般的二極管伏安特性非常相似，電流呈很陡的指數上升，所以電源電壓微小的變化會(huì )引起正向電流較大的變化。目前，LED發(fā)光效率還是比較低，大部分的輸入電功率都是轉化為熱能，所以它的發(fā)熱很高。因為LED凈化燈的伏安特性的溫度系數是負的，結溫升高引起伏安特性曲線(xiàn)左移，其結果是正向電流增加。正向電流增加以后，在電源電壓相同的情況下，LED的輸入功率增加。但結溫升高以后，光輸出會(huì )降低，這意味著(zhù)更多的輸入功率轉換為熱能，即增加正向電流，它的光輸出量并不增加，反而降低，這導致結溫升高的惡性循環(huán)。因此，采用恒壓電源供電會(huì )使結溫升高，光衰加大，壽命縮短。綜上所述，本設計采用恒流源驅動(dòng)方案。

　　原邊反饋方式的AC/DC控制技術(shù)是最近10年間發(fā)展起來(lái)的新型開(kāi)關(guān)電源控制技術(shù)，與傳統的副邊反饋光耦加TL431的結構相比，其最大的優(yōu)勢在于省去了這兩個(gè)芯片以及與之配合工作的一組元器件，這樣就節省了系統板上的空間，降低了成本并且提高了系統的可靠性。OB2532是一個(gè)原邊反饋方式的高性能離線(xiàn)式PWM控制器，采用原邊反饋技術(shù)替代以前由芯片PC817和TL431組成的反饋環(huán)路，減小電路體積。同時(shí)，芯片集成了專(zhuān)有的恒壓恒流控制，其引腳說(shuō)明如圖3和表1所示。

　　3 電路設計

　　基于OB2532的LED驅動(dòng)電路如圖4所示。輸入的220 V交流電壓經(jīng)VD1-VD4整流和電感L1，電容C1、C2濾波后，變?yōu)橹绷麟妷杭拥阶儔浩鞯脑吘€(xiàn)圈，再接到MOS管VT的漏極。變壓器的輔助繞組N2經(jīng)過(guò)整流二極管VD5、濾波電容C3后為OB2532提供電源(開(kāi)始是由變壓器原邊⑥處的較高直流電壓經(jīng)電阻R1、R2降壓提供)，同時(shí)輔助繞組N2和電阻R3、R4還為OB2532的反相端INV提供取樣反饋電壓。連接VT管源極的電阻RS將檢測得到的電流信號加于電流檢測輸入腳CS。在INV端反饋電壓信號和CS電流信號的控制下，對VT管的柵極驅動(dòng)信號的脈沖寬度進(jìn)行調整，即通過(guò)PWM使電源和電流保持恒定。由VD6、R5、C5組成的緩沖網(wǎng)絡(luò )，可以使反峰電壓通過(guò)二極管VD6及電阻R5來(lái)消耗其能量，降低反峰電壓，以免在開(kāi)關(guān)的過(guò)程中繞組N1上出現過(guò)高電壓，損壞VT管。在變壓器的副邊，交流電壓經(jīng)二極管VD7整流、電容C6濾波，得到恒定電壓和電流來(lái)驅動(dòng)發(fā)光二極管LED。這個(gè)電路的優(yōu)點(diǎn)是原邊反饋控制，不用加光耦和穩壓源TL431，降低了成本。本次設計驅動(dòng)4個(gè)1 W的LED二極管。

　　4 電路測試

　　4.1 原邊反饋特性測試

　　在圖4中，N2經(jīng)VD5整流、C3濾波為IC提供電源，同時(shí)N2還為反相端INV提供取樣反饋電壓。所以要進(jìn)行原邊反饋特性測試，就要測試OB 2532的INV端，即測試點(diǎn)③。變壓器原邊次級線(xiàn)圈③點(diǎn)的波形如圖5所示。波形雖然有些毛刺，但很好地反映了開(kāi)關(guān)管的導通和關(guān)斷。

　　由電路圖4可知，測試點(diǎn)⑥即是整流、濾波后的直流電壓，用萬(wàn)用表的1 000 V直流電壓檔測量。測試點(diǎn)⑦與OB2532的VDD引腳相連，即為芯片的供電電壓，用萬(wàn)用表的20 V直流電壓檔測量。在實(shí)際操作時(shí)，還要注意接地點(diǎn)的選取。在圖4中共有9個(gè)接地點(diǎn)，其中變壓器原邊有7個(gè)，副邊有2個(gè)。副邊作為輸出直接驅動(dòng)LED，所以原邊副邊的接地點(diǎn)是不同的，因此在圖4中以不同的符號表示。但是各邊的接地點(diǎn)則是相同的，這里選取電容C3的接地點(diǎn)。具體測量結果如表2所示。

　　4.2 副邊輸出信號波形

　　圖4中的測試點(diǎn)②，即變壓器副邊輸出在經(jīng)過(guò)二極管濾波之前的信號是關(guān)鍵的測試點(diǎn)。用Tektronix TDS21060 MHz 1GS/s的數字示波器進(jìn)行波形測試，接4x1 W LED作為負載。得到波形如圖6，可知波形規整，達到設計要求。

　　4.3 輸出參數測量

　　首先運用定電阻(CR)模式的電子負載來(lái)測試電流電壓參數。具體操作如下：可以先用萬(wàn)用表直流電壓檔測出輸出端Vo電壓.即負載為無(wú)窮大(開(kāi)路)的電壓，這里為11.70 V，查閱相關(guān)資料，得LED的標稱(chēng)電流為370 mA，由此可計算出負載約為32，故電子負載在此基礎上進(jìn)行調試。測試結果如表3所示。

　　從實(shí)測的結果來(lái)看，4個(gè)1 W的白光LED正常工作后亮度并不是非常高，其發(fā)光效率也沒(méi)有達到最高。電路工作于輕負載狀態(tài)，所以要進(jìn)一步調試，提高發(fā)光亮度。這里仍然使電子負載處于定電阻模式，并逐步改變電阻，記錄數據如表4所示。

　　5 結論

　　文中設計的LED凈化燈恒流驅動(dòng)電源，采用原邊反饋方式的電流模式PWM控制，具有體積小，成本低的特點(diǎn)，適合于小功率LED驅動(dòng)電源，諸如臺燈，地燈，小射燈等。通過(guò)測試可知，設計的白光LED驅動(dòng)電路達到設計要求。

  led凈化燈led凈化燈生產(chǎn)廠(chǎng)家led凈化燈廠(chǎng)家珠海led凈化燈廣州led凈化燈廈門(mén)led凈化燈