led开关电源

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led开关电源范文第1篇

摘要：根据高可靠性led主要性能要求，分别从防浪涌设计、EMC设计、高频变压器设计、主IC选择等方面提出满足LED高可靠开关电源的解决方案，根据VIPER22A设计LED开关电源的运用线路图，绘制PCB版图，并对关键工艺提出解决办法，最后通过主要参数的测量验证该产品满足要求。

关键词：高可靠性；开关电源；节能

中图分类号：TN312+.8文献标识码：B

12V18W LED Switch Power Design

CHEN Tian-rong

（Xiamen Hualian Eiectronics Co.ltd ，Xiamen361006,China）

Abstract: Based on the main driver LED power performance requirements and design from against surge, EMC design, high frequency transformers, IC design, selection of high reliable drive LED switch solutions, according to VIPER22A design the switch power for the LED by the circuit diagram and draw the PCB layout, and the key technology solutions, and finally the main parameters through measuring the products meet the requirements.

Keywords:high reliability；switch power；energy saving

前言

随着人们生活水平的不断提高，人们对生存环境质量要求也越来越高，对电器照明产品提出了更高的要求。LED半导体照明产品由于绿色节能，近几年得到迅速发展，尤其在能源电力紧缺的当前形势下，高效节能已成为目前各行业发展的追求目标。LED半导体照明已在交通信号、显示屏等领域广泛应用，也在背光源、夜景装饰照明、汽车警示等领域得到迅速发展，特别是近两年来LED在民用照明领域也开始大有作为。

本产品设计主要为LED夜景装饰产品设计，作为室外LED夜景产品的电源驱动，且能高可靠地运行，成本低。

1主要技术性能指标要求

额定输入电压频率：180VAC~240VAC 50Hz/60Hz

额定输出电流：1.5A

额定功率：18W

输出电压：12VDC

防水等级：IP65

转换效率：输出大于1A时不低于80％

2系统设计与实现

为实现上述技术指标，本项目采用了新型高智能化元器件，减小二次整流器件的损耗，并选用高效功率铁氧体（Mn-Zn）材料，以提高在高频率和较大磁通密度（Bs）下获得高的磁性能，从而实现高频化。同时采用先进电路技术、防水环氧灌封等技术，使得本项目产品能实现稳定、高可靠、高质量。

2.1防浪涌设计

浪涌对所有的电子设备和数据系统都有潜在的危害。它是隐伏的，不可见的，不可预测的，极端危险并且后果不可想象。实际浪涌的幅值一般较雷击电流小，但前者可能会造成和后者同样的损坏。考虑到本产品所处场合为中等暴露程度，选择瞬变抑制器件。

2.2EMC的设计

（1）滤波器

滤波是一种抑制传导干扰的方法，在电源输入端接上滤波器，可以抑制来自电网的噪声对电源本身的侵害，也可以抑制由开关电源产生并向电网反馈的干扰。电源滤波器作为抑制电源线传导干扰的重要单元，在系统的电磁兼容设计中具有极其重要的作用。它不仅可抑制传输线上的传导干扰，同时对传输线上的辐射发射也具有显著的抑制效果。在滤波电路中，选用穿心电容、三端电容、铁氧体磁环，能够改善电路的滤波特性。适当的设计或选择合适的滤波器，并正确地安装滤波器是抗干扰技术的重要组成部分，具体措施如下：

在交流电输入端加装电源滤波器，其电路如图1所示。图中Ld、Cd用于抑制差模噪声，一般取Ld为100～ 700μH, Cd取1～10μF。Lc、Cc用于抑制共模噪声，可根据实际情况加以调整。

所有电源滤波器都必须接地，因为滤波器的共模旁路电容必须在接地时才起作用。接地方法是除了将滤波器与金属外壳相接之外，还要用较粗的导线将滤波器外壳与设备的接地点相连。接地阻抗越低滤波效果越好。

滤波器尽量安装在靠近电源入口处。滤波器的输入及输出端要尽量远离，避免干扰信号从输入端直接耦合到输出端。

在电源输出端加输出滤波器。加装高频电容，加大输出滤波电感的电感量及滤波电容的容量，可以抑制差模噪声。

（2）变压器高频防护

在高频变压器的原边、副边、开关管的C、E极间以及在输出整流二极管上加装RC吸收网络。

3控制IC的选择

开关电源使用的IC中设计时选用DIP封装的VIPER22A，在单电源电压180~265VAC范围内，功率处理能力可以达到20W，能满足设计要求。图2为VIPER22A内部结构示意图，采用ST 的IPOWER M0-3 高压专利技术，利用一个P 型掩埋层的方法，在同一颗芯片上整合了一个专用电流式PWM 控制器和一个高压功率场效应MOS 晶体管。这种方法可以减少IC元器件的数量，简化电路板设计，降低系统成本。其一般特性有:（1）自动热关断；（2）高压启动电流源；（3）防止输出短路导致击穿故障的HICCUP模式；（4）保证低负载条件下低功耗的突发模式。

通过图2可以看出，功率级是由含有一个快速比较器的电流式结构驱动的，驱动电流来自 NMOS sense 和feed-back (FB) 两个引脚。比较器输出连接到消隐时间模块，以确保导通时间最短。只需一个外部振荡器，即可将开关频率固定在60kHz，从而不再需要其它的外部组件。其它的内部模块是内部电源稳压器和过热检测器，前者在VDD 引脚上能够支持45V，后者在170°C （典型值）时提供热关断功能。

该产品的系统控制是一个电流模式结构，在这个结构中，N-MOS 感应电流和FB 电流汇合在电阻器R2 上。电阻R2上的电压取决于这个电流值的大小，然后，这个电压值与一个内部固定的参考电压 (0.23V)比较。比较器的输出用于驱动场效应MOS 晶体管，因此，开关频率取决于反馈电流和Id 电流值的大小。在这个应用中，反馈回路的实现方法是通过一个光耦合器利用输出电压驱动这个FB 引脚，以保证输入与输出之间的绝缘。监视VDD 电压的是一个磁滞比较器，它能够管理启动电流生成器。事实上，只要VDD 电压值大于VDDON 的电压值，比较器就会导通，并给VDD 电容器充电。一旦达到这个条件，功率场效应MOS 晶体管就立即开始开关操作。突发模式工作原理是跳过相同的开关周期，以便在负载减弱时降低功耗。

4高频变压器的设计

根据线路要求设计反激型脉冲变压器：

5LED开关电源运用线路图

根据上述考虑要素以及VIPER22A结构性能，而设计的LED使用开关电源的线路图如图4所示。本电路根据需要一个12V电压1.5A电流输出,最大功率处理能力是18W。该解决方案的二次侧反馈是一个隔离式的逆向拓扑结构。输出经过TL431(可控分流基准)反馈并将误差放大，TL431驱动光耦PC817，并通过光耦感应得到反馈电压，调整电流模式的PWM控制器的开关时间，从而得到稳定的直流电压输出，并确保输入和输出完全隔离。

6设计PCB板图

PCB制作时采用单面阻燃纸板，丝印在元件面，如图5所示。焊点面采用镀金工艺。尺寸大小：130mm*37mm*1.6mm。

7关键工艺的解决

7.1爬电距离设计

为了有效解决由于PCB小型化而造成输入级间爬电距离不足问题，设计时当爬电距离小于2mm时应加大于1mm镂空刻槽。如图6 所示。

7.2散热

由于本机在考虑设计成本、产品结构以及户外使用特点。电路中整流二级管需外焊接10mm×20mm×0.6mm铜片加大散热面积，如图7所示。主芯片VIPER22A外加8mm×20mm铝散热片加大散热面积，如图8所示。

7.3灌 封

根据本开关电源的使用室外环境满足IP65防水等级及内部结构的要求，选用常温固化8002A/B双组份环氧树脂,使用时混合比例A:B=100:20(重量比)。常温25℃条件下，24hr固化或60℃条件下2hr固化。该环氧树脂满足以下要求：(1)能承受冷热环境交变产生的应力；(2)能承受线路运行时的温度；(3)能承受短路时的热应力；(4)树脂固化时放热小,适用于浇注。灌注工艺好，灌封后具有粘接性高，收缩率低于0.66%，耐热性好，价格低廉。体积电阻大在常温25℃下大于4.6×1014ohm-cm3，表面电阻在常温25℃下大于1.7×1013ohm，耐电压在常温25℃下16~18kV/mm。灌封后，起到防水、防腐蚀、防震等作用，提高整机使用性能和稳定参数。

8参数性能的测试结果

8.1本机产品在额定电压范围不同输入电压情况下，输出电流的变化效率的测量结果，如图9所示。

结论：产品要求本机在正常电流输出大于1.0A时电源的效率大于80％，本设计满足要求。

8.2本机产品温升测试结果如图10所示。

结论：在25℃下， 本开关电源的温升为55.5℃-25.0℃=30.5℃，符合要求。

8.3电源端子骚扰电压测试（检验依据：GB17743－1999）

结论：检验结果符合GB17743－1999要求。见图11。

9结束语

本产品经过样品到大批量生产，中间经过多次优化改进，生产效率高，生产合格率水平达到99％以上，质量稳定。在夜景工程上运用性能稳定，质量可靠性，失效率在千分之二以下，满足高可靠、节能、防水的设计目标。

参考文献

［1］张占松，蔡宣三.开关电源的原理与设计［M］.北京:电子工业出版社,2006.

［2］[日]长谷川 彰 著, 何希才 译. 开关电源的设计与应用［M］.北京:科学出版社,2006.

［3］[美]Keith billings 著, 张占松、汪仁煌 谢丽萍 译.开关电源手册［M］.北京:人民邮电出版社,2006.

［4］[美]Abraham I.Pressman著,王志强等译.开关电源设计［M］. 北京:电子工业出版社,2005.

［5］徐士佐 主编.中小型电源变压器和电抗器(第二版)［M］.上海:全国电子变压器行业协会,2007.

[6] 何可人 周小竞 徐士佐编著.开关电源变压器设计工艺和实例［M］. 上海:全国电子变压器行业协会,2008.

led开关电源范文第2篇

关键词：LED灯具抗干扰 设计

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

前言

LED的驱动电源大多采用开关电源，比如正激式隔离开关电源、反激式隔离开关电源、推挽式开关电源、桥式和半桥式开关电源等。本文采用的是反激式隔离开关电源，通过合理的元件选择、电路设计、补偿电路设计，探索提高效率和合理的LED驱动电源的设计方法。

一、驱动电源的电路设计

该驱动电源采用反激式隔离开关电源设计，实现350 mA的恒流输出，可以驱动12个1 w的大功率LED。电路整体设计如图l所示，整个电路的工作原理及工作过程是当110～265 V的交流电输入电路之后经过保险丝F1。和EMI滤波电路之后整流，其中的EMI电路由一个共模电感T1，和两个X2型电容Cx1和Cx2组成。在输入端还有一个负温度效应的热敏电阻RTl，这是为了防止浪涌电流对后面的器件造成损害，当电源还没有通电时，热敏电阻的阻值很大，所以可以起到限制浪涌电流的作用；当电路正常工作后，热敏电阻由于有电流通过而发热，导致电阻会变得很小，所以正常工作后，热敏电阻的功率损耗是很小的。

电流经过整流桥滤波之后再经过CBB电容C1滤波，然后经过功率因数校正电路，使功率因数提高到0.85～0.90之间。之后电流经过初级绕组、开关管Q1和采样电阻R2和R3到地，这就是电源输入端的主回路。通过控制主回路的电流实现恒流控制，具体的方法是通过采样电阻将输入端的电流信号转化为电压信号，反馈到PWM控制芯片的3号引脚调整芯片输出脉冲的占空比来实现。在主回路上，由于开关管在断开的瞬间初级绕组的能量无法瞬间释放而产生很大的尖峰电压，如果这部分电压无法释放将会造成开关管“打火”而烧毁，所以在初级绕组的两端还要设计尖峰电压吸收回路，这部分电路由肖特基二极管D4、电阻R4，R4和高压瓷片电容C3组成。当开关管断开的时候，二极管D4导通，初级绕组和这部分电路形成了回路，从而实现尖峰电压的吸收。

电源实现恒流控制的核心是PWM控制芯片OB2532。电阻R1和R2给芯片提供启动电流。为了提高效率，该电源有一个辅助绕组给芯片供电，辅助绕组的输出经过整流二极管D5和滤波电容C4之后形成大约20 V的电压给芯片供电。同时，这个绕组还起到另外一个关键的作用——电压采样，输出电压经过R9和R10分压之后反馈到芯片的4号引脚。为了使芯片能够稳定的稳压，在芯片的5号引脚和地之间串联一个电容C8作为环路补偿。芯片的2号端口是脉冲的输出端，输出端与场效应管Q1的栅极连接以控制开关管的导通与截止。输入电压经过变压器变压之后，经过超快速恢复二极管D6整流之后由电解电容C5滤波再输出。

在二极管D6上，并上电阻R11和电容C7是由于二极管在电路工作时处在高频的开关状态，加上这部分电路可以避免二极管产生振荡。

该电源电路涉及的主要分电路的设计分述如下：制输出电流，可以在输出回路串联采样电阻通过光耦反馈实现初级绕组和次级绕组的隔离。

2开关变压器的选择与设计

变压器的设计是开关电源设计的核心，反激式的开关变压器在电路中起到两个作用：储能电感，当开关管导通时，初级绕组开始储存能量；当开关管截止时，初级绕组储存的能量通过磁芯传递给次级绕组。因此，该设计对于电感主要考虑两个方面：

一是初级绕组的电感量，这决定了电源的输出功率，可通过改变绕组的线圈匝数改变电感量；二是各绕组之间的匝数比。在计算这两个参数的同时，也涉及到电源的输入功率、输出功率、效率和开关频率等问题。该设计的最大占空比为45％。效率预计为85％，输出功率为40×0.35—14 w，开关频率为60 kHz，经过理论计算并考虑裕量，本设计初级绕组的电感取1．5 mH。根据测试，变压器的磁芯系数为：88．7μH，所以有初级绕组的匝数为130匝。

该设计采用的是基于最大占空比的设计方法来确定变压器匝数比，经过理论计算当电源加到负载的电压40 V时，再考虑输出二极管的压降0.6 V。则变压器的匝数比为0.45，这里计算出来的结果是匝数比N的最小值。根据电感量的要求，初级绕组已经确定为130匝，则次级绕组的匝数为58．5匝，为了方便绕制，可将匝数取为60匝，匝数比N为0．46，对于反激式开关电源，最大占空比小于50％时，系统是固有稳定的，不用增加补偿电路。

3功率因数校正电路

由于LED驱动电路中采用电感和电容等元件，引起相位漂移，所以功率因数比较低，一般不会超过0．6。提高功率因数不仅可以减少线路的损耗，还能减少电源产生的高次谐波对电网的污染，提高供电的质量。该设计采用的“填谷电路”(又称平衡半桥补偿电路)就是无源校正电路中典型的一种，电路原理如图3所示。

该电路中的电容C1和C2采用10μF／400 V的电解电容，两电容参数相同，通过电容的充放电作用，能够增加导通角，在正半周期可以将导通角扩展到30O～150O，在负半周期可拓展到210O～330O。因此通过该电路可以将功率因数从0.6提高到0.85～0.9。

二、驱动电源电路的PCB设计

一个开关电源的工作性能与电路原理的设计、元件的使用有直接的关系，但是该电源是否能正常工作，PCB的设计也是一个关键点。在合理的原理设计的基础上，作品最终的性能好坏取决于它的布线。不可避免的，PCB的走线会产生一系列的寄生参数，在PCB设计的时候要想办法减小这些参数。同时，开关电源的一些器件会产生热量，因此在PCB设计的时候也要考虑到散热问题。

EMl(电磁干扰)不仅会干扰无线电系统，还会造成其他设备故障。要减小EMI，首先要确定哪个位置可能会成为EMI源。对于一个开关电源，EMI源的中心就是场效应管，因为它处于快速的导通截止状态，因此存在尖的边沿，含有高频分量。如果高频型号太强，可以在场效应管的栅极串联一个电阻，电阻一般在10～100Ω的范围。当开关导通和截止时，这个电阻可以降低栅极充电的速度，使高速开关波形边沿变陡，高频谐波含量减小。该设计采用了一个100 Ω的贴片电阻串联在场效应管的栅极和PWM芯片的脉冲输出端之间。在PCB布局的时候，开关电流的路径要尽量保持简短。另外，还要远离低频的元件，比如采样电阻。

另一个会产生EMI的位置是尖峰电压的吸收电路。在开关管断开的瞬间，由于初级绕组的电流不能突变，所以会产生一个尖峰电压。该设计对这部分电路的处理时尽可能地将这部分和其他EMI源靠近。如图4所示，尖峰电压吸收电路由D4，R4，R5，C3组成，R8和Q1的栅极之间就是开关电流的路径，这部分的布局比较紧凑，就是为了减小EMI的影响。

在本电源中，可能会产生较大热量的是场效应管、输出端的整流二极管、尖峰电压吸收电路。其中，场效应管的热量比较大，所以采用散热片给它散热。其他部分主要是通过大面积的覆铜来散热。该设计采用贴片元件和插件元件结合的方式，主要是考虑到实际应用中，要尽可能地减小电源的体积，通过贴片元件和插件结合的方式可以将体积缩小1／2以下，主要是因为体积最大的变压器所在位置的底层可以焊接很多元件。同时，通过这种方式也给布线带来很大的方便。

结束语

本文给出了一种大功率LED恒流驱动电源的设计方案，该方案包括了涉及到的元器件选择、总体电路设计、关键电路设计、开关电源变压器的参数设计、电源的PCB设计等。经过实际电路运行测试，本电源在通电之后输出参数正常。

参考文献

【1】. 苏信华.SU Xin-hua 可提高影像刷新率及低电磁干扰的高灰度LED驱动芯片[期刊论文]-现代显示2007(10)

【2】. 王其洋 LED点光灯在某工程实例中的应用及安装检修注意事项[期刊论文]-建筑安全2010,25(2)

led开关电源范文第3篇

【关键词】开关电源;维修随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。

开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，有两种主要的工作方式：正激式变换和升压式变换，尽管它们各部分的布置差别很小，但是工作过程相差很大，在特定的应用场合下各有优点。开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和开关器件（MOSFET、BJT等）构成。

开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。

开关电源产品目前广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器，电子冰箱，液晶显示器，LED灯具，通讯设备，视听产品，安防，电脑，数码产品和仪器类等领域。

开关电源电路的故障诊断与维修也越来越重要，这里简单介绍一下维修过程和注意事项。

（1）修理开关电源时，首先用万用表检测各功率部件是否击穿短路，如电源整流桥堆，开关管，高频大功率整流管；抑制浪涌电流的大功率电阻是否烧断。再检测各输出电压端口电阻是否异常，上述部件如有损坏则需更换。

（2）第一步完成后，接通电源后还不能正常工作，接着要检测功率因数模块（PFC）和脉宽调制组件（PWM），查阅相关资料，熟悉PFC和PWM模块每个脚的功能及其模块正常工作的必备条件。

（3）然后，对于具有PFC电路的电源则需测量滤波电容两端电压是否为380VDC左右，如有380VDC左右电压，说明PFC模块工作正常，接着检测PWM组件的工作状态，测量其电源输入端VC，参考电压输出端VR，启动控制Vstart/Vcontrol端电压是否正常，利用220VAC/220VAC隔离变压器给开关电源供电，用示波器观测PWM模块CT端对地的波形是否为线性良好的锯齿波或三角形，如TL494 CT端为锯齿波，FA5310其CT端为三角波。输出端V0的波形是否为有序的窄脉冲信号。

（4）在开关电源维修实践中，有许多开关电源采用UC38××系列8脚PWM组件，大多数电源不能工作都是因为电源启动电阻损坏，或芯片性能下降。当R断路后无VC，PWM组件无法工作，需更换与原来功率阻值相同的电阻。当PWM组件启动电流增加后，可减小R值到PWM组件能正常工作为止。在修一台GE DR电源时，PWM模块为UC3843，检测未发现其他异常，在R（220K）上并接一个220K的电阻后，PWM组件工作，输出电压均正常。有时候由于电路故障，致使VR端5V电压为0V，PWM组件也不工作，在修柯达8900相机电源时，遇到此情况，把与VR端相连的外电路断开，VR从0V变为5V，PWM组件正常工作，输出电压均正常。

（5）当滤波电容上无380VDC左右电压时，说明PFC电路没有正常工作，PFC模块关键检测脚为电源输入脚VC，启动脚Vstart/control，CT和RT脚及V0脚。修理一台富士3000相机时，测试一板上滤波电容上无380VDC电压。VC，Vstart/control,CT和RT波形以及V0波形均正常，测量场效应功率开关管G极无V0 波形，由于FA5331（PFC）为贴片元件，机器用久后出现V0端与板之间虚焊，V0信号没有送到场效应管G极。将V0端与板上焊点焊好，用万用表测量滤波电容有380VDC电压。当Vstart/control 端为低电平时，PFC亦不能工作，则要检测其端点与相连的有关电路。

总之，开关电源电路有易有难，功率有大有小，输出电压多种多样。只要抓住其核心的东西，即充分熟悉开关电源的基本结构以及PFC及PWM模块的特性，它们工作的基本条件，按照上述步骤和方法，多动手进行开关电源的维修，就能迅速地排除开关电源故障，达到事半功倍的效果。

开关电源的维修可分为两步进行：

断电情况下，“看、闻、问、量”。

看：打开电源的外壳，检查保险丝是否熔断，再观察电源的内部情况，如果发现电源的PCB板上有烧焦处或元件破裂，则应重点检查此处元件及相关电路元件。

闻：闻一下电源内部是否有糊味，检查是否有烧焦的元器件。

问：问一下电源损坏的经过，是否对电源进行违规操作。

量：没通电前，用万用表量一下高压电容两端的电压先。如果是开关电源不起振或开关管开路引起的故障，则大多数情况下，高压滤波电容两端的电压未泄放悼，此电压有300多伏，需小心。用万用表测量AC电源线两端的正反向电阻及电容器充电情况，电阻值不应过低，否则电源内部可能存在短路。电容器应能充放电。脱开负载，分别测量各组输出端的对地电阻，正常时，表针应有电容器充放电摆动，最后指示的应为该路的泄放电阻的阻值。

通电后观察电源是否有烧保险及个别元件冒烟等现象，若有要及时切断供电进行检修。

测量高压滤波电容两端有无300伏输出，若无应重点查整流二极管、滤波电容等。

测量高频变压器次级线圈有无输出，若无应重点查开关管是否损坏，是否起振，保护电路是否动作等，若有则应重点检查各输出侧的整流二极管、滤波电容、三通稳压管等。

led开关电源范文第4篇

图1 直流驱动LED光源的系统应用方案

Abstract: as a green, energy-saving LED light source, save electricity, the long life of the fourth generation lighting lamps, and rise of the controversial, the rapid development of the raging fire. The current LED light source is the low voltage (VF = 2.8-3.6 V), large current (IF = 200-1500 mA) of the job of semiconductor devices, should provide appropriate dc to normal light. Direct current (DC) drive LED light source the light technology have more and more mature, because we use the power is the daily lighting: the high voltage AC (AC100 ~ 220 V), so must use antihypertensive technology to get a low voltage, commonly used is transformer or switch power supply step-down, then will exchange (AC) transform into direct current (DC), to transform into a constant DC current source, can urge LED light source to shine. So dc drive LED light source system application solutions is necessarily: transformer + rectifier (or switch power supply) + constant current source (figure 1). LED lamps is bound to have the space to put this module, but to E27 standard snail mouth for the lamps and lanterns of space is very limited, and it is difficult to relocate. Whether through rectifier transformer + switching power supply or blood pressure, the system will have a certain amount of loss, DCLED in ac/dc about transformation between 15% to 30% of the electric power be loss, the efficiency of the system hard to do more than 90%. If can exchange (AC) direct drive LED light source to shine, and system application plan will greatly simplified, the efficiency of the system will be very easily above 90%.

关键词：LED照明LED驱动技术AC LED驱动

Keywords：LED lighting, LED driving technology, AC LED drive

中图分类号：TU85文献标识码：A文章编号：

AC LED驱动技术的现状

1、AC LED驱动发展概况

韩国汉城半导体公司即如今的首尔半导体早在2005年已发明可以用交流直接驱动使其发光的ACLED，其次是美国III-N Technology（3N）发明的单芯片交流发光二极管（AC LED），是首屈一指的大规模商业化生产的交流发光二极管产品。

2008年，台湾“工业技术研究院”也完成可产业化生产并有实际应用系统方案的AC LED产品，可直接插电于60Hz或更高频率的AC 110V交流压使其交流发光，应用于指示灯、霓虹灯、低瓦数照明灯，能有效解决现有 LED 无法直接在交流源下使用，造成产品应用成本较高的缺点。

继On Chip AC LED技术于今年年中获美国100大科技研发奖R&D 100 Award肯定后，工研院（ITRI）结合国内LED中下游产业，包括晶电（Epistar）、光宝（Lite On）、福华（Forward）、鼎元（Tybtek）等19家厂商组成“AC LED应用研发联盟”。

现在全世界只有美国、韩国与中国台湾有此技术，台湾工研院开发出白光、蓝光及绿光AC LED的制程技术，不仅与国际同步，也是全球领先者之一。

2、AC LED驱动技术特点

1）寿命长

使用传统直流驱动的LED灯具，由于驱动变换器寿命比LED光源本身短，故目前很多LED灯具坏掉，并不是LED光源寿命已尽，而是LED灯具使用的交直流转换器先坏掉了。AC LED由于不需要驱动变换器，因此灯具寿命延长至LED寿命，远高于传统灯具寿命。

2）体积小

AC LED在家用电力上的方便性，不需要像DC LED一样另外得帮灯具装上一个交流转直流的转换器，不但节省了驱动变换器的成本，也节省了驱动变换器所需的体积。

3)效率高

传统的LED驱动方式，无论是经由变压器+整流或是开关电源降压，系统都会有一定量的损耗，DC LED在交流、直流之间转换时约15%～20%的电力被损耗，而AC LED由于省掉了驱动变换器，交流输入可以加到AC LED两端，因此理论上电源效率为100%。

AC LED驱动的工作原理

AC LED驱动的工作原理如图2所示。

图2 AC LED驱动的工作原理

将多只LED芯片组合成整流桥，每个桥臂上的LED芯片数量相等，再将一串LED接在整流桥输出端作为负载。

在交流正半周，蓝色通路表示电流流动方向，LED1、LED5、LED4导通发光；在交流负半周，绿色通路表示电流流动方向，LED2、LED5、LED1导通发光。桥臂上的4串LED交替导通发光，中间作为负载的一串LED始终导通发光。

三、AC LED驱动技术目前存在问题及解决办法

1、光效低、可靠性低、功率因数低、最佳工作电压范围窄是目前AC LED存在的问题主要。

1）光效低

由于ACLED的桥臂是两、两交替导通，以构成4个桥臂的LED数量为80只为例，在50Hz的交流输入下，每个半周只有160只LED导通，假设LED完全导通，实际功率仅为9.6W，是实际可达到功率的一半。因此，如果按照320只LED计算光效的话，实际输入功率仅为额定功率的1/2，因此，光效较低。

2）可靠性低

适用于220V交流输入的整流桥，其反向耐压通常为600V、800V，分别针对不同可靠性要求的使用场合。

为了使LED能够导通，就要降低桥臂LED串联数量，而数量的减少，就带来反向耐压的降低。如果按照300V反向耐压设计LED桥臂，虽然LED可以完全导通，但是电路承受浪涌电压的能力大幅下降，LED被反向击穿，可靠性大幅降低。

3)功率因数低

LED具有导通阈值电压，只有当输入电压大于阈值电压后，LED才导通，以1W大功率LED为例，其V-I曲线如图3所示。

图3 1W LED的V-I曲线

由图3可知，标称3.2V的1W LED其导通电压为2.7V左右，假设AC LED的桥臂有40只LED构成，则其总阈值电压为：2*40*2.7=216V。也就是说，只有输入电压大于216V时，LED才导通（如图4所示）。

图4 AC LED导通波形

由于导通阈值电压的存在，AC LED的功率因数较低，只有0.7左右，无法达到＞0.9的规范要求，且总谐波含量（THD）也较高。当建筑物中大量使用AC LED时，会对电网注入极大地噪声干扰；同时，由于功率因数低，会使电网中线流过较大电流，降低了供电系统的安全性和可靠性。

2、解决办法：

1)提高反向耐压；

2)增加PFC电路；

3)稳定工作电压。

四、总结

AC LED驱动技术刚刚步入成长期，目前在发光亮度、功率等方面还不够理想，但ACLED的应用简便、无需变压转换器和恒流源，以及低成本、高效率已显现强大的生命力。AC LED的技术在飞跃发展，要不了几年，高亮度、大功率、低成本的产品将大量面世。

参考文献:

[1]沙占友.LED照明驱动电源优化设计第一版.

[2]周志敏.开关电源驱动LED电路设计实例第二版.

led开关电源范文第5篇

TOPSwitch-FX系列单片机电源集成电路，可广泛应用于各种通用及专用开关电源、待机电源、开关电源模块中。

一、能进行外部限流的12V、30W开关电源

由TOP234Y构成12V、30W高效开关电源的电路如图1所示。其交流输入电压范围是AC85～265V，满载时电源效率可达80%。交流电压u依次经过电磁干扰（EMI）滤波器（C10，L1）、输入整流滤波器（BR，C1）获得直流高压UI。UI经过R1和R2分压后接M端，能使极限电流随UI升高而降低。R1可提供电压前馈信号，当UI偏高时能自动降低最大占空比，以减小输出纹波。R2为电流极限设定电阻，所设定的Ilimit≈0.7Ilimit=0.7×1.5A=1.05A，略高于低压输入时的峰值电流Ip值。这里将系数取0.7是考虑到TOP234Y在宽范围输入时，最大连续输出功率Pom=45W,而实际输出功率P'om=30M，即P'om/Pom=30/45=0.67≈0.7。采用这种设计方法允许高频变压器选用尺寸较小的磁芯，通过增加初级电感量Lp来降低TOP234Y的功耗，并防止出现磁饱和现象。此外，由于采用了降低Dmax的电压前馈技术即使输入电压UI和初级感应电压UOR较高，开关电源也能正常工作。它允许使用成本的R，C，VD型漏极钳位电路（R3，C7，VD1），以替代价格较高的TVS（瞬态电压抑制器）、VD型钳位电路，用于吸收在TOP234Y关断时由高频变压器漏感产生的尖峰电压，对漏极起到保护作用。

    次级电压经过VD2，C2，C3，L2和C4整流滤波后，获得+12V、2.5A的稳压输出。为减小整流管的损耗，VD2采用MBR1060型10A/60V肖特基二极管。C9和R7并联在VD2两端，能防止VD2在高频开关状态下产生自激振荡（振铃）。当开关电源空载时，TOPSwitch-FX能采用跳过周期的方式进一步降低最大输出占空比，使得Dmax<1.5%，因此，在输出端无须接假负载，这样还可降低空载或待机状态下的功耗。

该电源采用带稳压管的光耦反馈电路。IC2为LTV817A型线性光耦合器。VDZ采用1N5240C型稳压管，其稳定电压Uz=10（1±0.02）V。光耦中LED的正向压降UF≈1V.输出电压由下式确定：

Uo=Uz+UF+UR4

现将其稳压原理分析如下：当由于某种原因致使Uo，Uo>U2+UF+UR4时，所产生的误差电压Ur'=Uo-（Uz+UF+UR4）就令LED的IF，经过光耦后，接收管的IE，使得控制端电流Ic，而占空比D，导致Uo，为而实现了稳压目的。反之，UoIFIEIcDUo，同样起到稳压作用。

1N5240C的稳定电流典型值为20mA，取R4=150Ω时只能供给6.7mA的电流，进一步增加电阻值会受到LED工作电流IF（通常为3.5～7mA）的限制。为此，另由电阻R6提供13.3mA的工作电流，使VDz的稳定电流Iz=3.7mA+13.3mA=20mA，其稳压特性也得到了改善。反馈绕组电压经过VD3和C6整流滤波后，产生12V的反馈电压，经过IC2给TOP234Y的控制端提供偏压。C5是旁路电容，它还与R5构成控制环路的补偿电路。

二、多路输出的35W机顶盒开关电路

具有5路输出的35W机顶盒开关电源电路如图2所示。这5路电压分别为：Uo1(+30V,100mA)，Uo2(+18V,550mA)，Uo3(+5V，2.5A)，Uo4（+3.3V，3A），Uo5(-5V,100mA)。其中，+5V和+3.3V作为主输出，其余各路均为辅输出。当交流输入电压u=220(1±0.15)V时，总输出功率达38.5W；若采用宽范围电压输入（u=85～265V AC）,总输出功率就降成25W，可用作机顶盒（Set-top Box）、录像机（VCR）、摄录像机（CVCR）和DVD中的开关电源。该电源采用3片IC：TOP233Y（IC1），光耦合器LTV817A（IC2）；可调式精密并联稳压器TL431C（IC3）。为减小高频变压器体积和增强磁场耦合程度，次级绕组采用了堆叠式绕法。由R4和C14构成的吸收回路可降低射频噪声对电视机等视频设备的干扰。必要时还可将开关频率选择端（F）改接控制端（C），选择半频方式，以进一步降低电视机对视频噪声的敏感程度。

R6，R7和R8为比例反馈电阻，使5V和3.3V电源按照一定的比例进行反馈，这两路输出的负载调整率均可达±5%。R9和C16构成TL431C的频率补偿网络。C17为软启动电容，取C17=22μF时可增加4ms的软启动时间，再加上本身已有10ms的软启动时间，总共为14ms。其余各路输出未加反馈，输出电压均由高频变压器的匝数比来确定。因-5V电源的输出功率很低，现通过电阻R2和稳压管VDz2进行电压调节。R9是+30V输出的假负载，它能降低该路的空载及轻载电压。鉴于5V，3.3V和18V电源的输出功率较大，三者都增加了后级LC滤波器（L3和C9，L4和C11，L2和C7），以减小输出纹波电压。

TOP233Y具有频率抖动特性，这对降低电磁干扰很有帮助。另外，再合理地选择安全电容C15和EMI滤波器（C6，L1）的元件值，就能使开关电源产生的电磁辐射达到CISPR22（FCCB）国际标准。将C15的一端接U1的正极，能把TOP233Y的共模干扰减至最小。须要指出，C15和C6都称作安全电容，区别只是C15接在高压与地之间，能滤除初、次级耦合电容产生的共模干扰，在IEC950国际标准中称之为“Y电容"。C6则接在交流电源进线端，专门滤波电网线之间的串模干扰，被称作“X电容”。

为承受可能从电网线窜入的雷击电压，在交流输入端还并联只标称电压U1mA=275V的压敏电阻器VSR。U1mA表示当压敏电阻器上通过1mA的直流电流时，元件两端的电压值。

三、5V和3.3V输出的17W PC待机电源