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反激式变换器拓扑的LED电源规划

为了LED电源的推广使用,设计了以常用的反激式变换器为核心的LED电源。本文通过设计出来一种4.2W的LED电源电路,具体介绍了利用反激式变换器拓扑成LED电源的方法,并且对各个元件的参数选择进行了说

为了LED%B5%E7%D4%B4″ style=”color: rgb(14, 106, 173); outline: none; “>LED电源的推行运用,规划了以常用的反激式变换器为中心的LED电源。本文经过规划出来一种4.2W的LED电源电路,具体介绍了运用反激式变换器拓扑成LED电源的办法,而且对各个元件的参数挑选进行了阐明,特别对变压器的参数进行了具体的核算。试验成果彻底合格,阐明晰规划办法的正确性。

当时全球动力缺少的担忧再度升高的布景下,节约动力是咱们未来面临的重要的问题,在照明范畴,LED发光产品的运用正吸引着世人的目光,LED作为一种新式的绿色光源产品,具有体积小、节能、寿命长、高亮度环保等特色,所以必定是未来开展的趋势,二十一世纪将进入以LED为代表的新式照明光源年代。

现在LED驱动电路主要有线性稳压源、开关稳压源、开关恒流源等。本文规划的LED电源是由反激式变换器拓扑而成的开关电源

1 单端反激式变换器

所谓单端反激式(Flyback)变换器其实便是“依据变压器的非阻隔buck-boost变换器”,它运用耦合电感(也便是变压器)来替代常用的单电感的buck-boost电路,这个耦合电感不但能像一切电感相同贮存电磁能量,而且能像变压器相同供给电网阻隔,其“匝比”决议了变压器的恒比降压转化功用。下面临反激式变换器作业原理进行简略的介绍。

Flyback(单端反激)变换器原理图如图1所示。在作业进程中,变压器起了储能电感的效果,实际上是耦合电感,用一般导磁资料作铁芯时,铁芯有必要留有气隙,确保在最大负载电流时铁芯不会饱满。Flyback(单端反激)变换器因为电路简略,所用器材少,适于多路输出场合运用。

Flyback(单端反激)变换器有接连导通形式(CCM)和断续导通形式(DCM)两种作业方式。Flyback变换器是耦合电感,对原边绕组的自感来讲,它的电流不可能接连,因为功率晶体管断开后电流必定为零,这时必定在次级绕组的自感中引起电流,故对Flyback变换器来讲,电流接连是指变压器两个绕组的合成安匝在一个开关周期中不为零,与此相反即为电流断续。

当晶体管Q导通时,输入电压加到变压器的初级绕组两头,因为变压器对应的极性,次级绕组下正上负,二极管截止,次级绕组中没有电流流过,负载电流由滤波电容供给。此刻只要变压器原边绕组作业,变压器相当于一个电感。

当晶体管Q截止时,原边绕组开路,次级绕组的电压极性上正下负,二极管D导通,导通期间贮存在变压器中的能量经过二极管向负载开释,一起向电容充电。此刻变压器只要副边绕组作业。

单端反激式变换器便是经过操控晶体管的导通的时间来保持负载上的安稳电压的。

2 电路规划

规划LED电源的主要指标有:1)输入电压为85~265 V;2)输出电压为12 V(差错不超越5%),输出电流为350 mA(差错不超越5%);3)电源功率为84%左右。

2.1 主电路规划

此电源主电路为反激式变换器。

在输入端串联的电阻月。是限流电阻。由C1,C2,L1,L2组成的EMI滤波器衔接于桥式整流电路之后,用于滤除电网搅扰,而且按捺设备对电网的搅扰。C5衔接在高压和地之间,用于滤除高频变压器和电容发生的共模搅扰,在国际标准中被称为“Y电容”。C1和C5都被称为安全电容,可是C1用于滤除电网中的串模搅扰,在国际标准中被称为“X电容”。

VR1与D5组成钳位电路。在MOSFET导通时,初级线圈电压上正下负,使得D5截止,此刻钳位电路不起效果,而在MOSFET有导通到截止的时间,由高频变压器的漏感发生的尖峰电压会叠加在直流高压和感应电压上,叠加的电压很简单损坏MOSFET,此刻钳位电路就可以按捺此尖峰电压,维护开关管。

2.2 输出电路规划

此电路在整流二极管D7两头并联R4和C6以滤除电磁搅扰,后边又运用L3和C8、C9组成的π型滤波电路进一步陡峭输出电压。

2.3 反应操控电路规划

反应操控电路由光耦LTV817、TL431、操控芯片TOP252PN,以及若干电容和电阻构成。

其间U3是TI公司出产的可调试精细并联稳压器TL431,它经过调理电阻R7与的R8阻值来调理输出电压的稳压值。C10是TL431的频率补偿电容,可以用来进步TL431的瞬态频率响应

U2是线性光耦合器LTV817,其电流传输比规模为80%~160%,可以较好的满意反应回路的规划要求。反应线圈上发生的电压经D6、C7整流滤波,得到非阻隔式+12 V电压,为LTV817供电。LTV817是经过将输出端电流送至TOP252PN的操控端来调理占空比的。

C4为操控端为操控端旁路电容,他能对操控回路进行补偿并设定主动重启频率。当C4=47μF时,主动重启频率为1.2 Hz,即每隔0.83s检测一次调理失控毛病是否现已被扫除,若承认已被扫除,就主动重启开关电源康复正常作业。

R5为LTV817中LED的外部限流电阻。实际上除了限流维护效果外,他对操控回路的增益也具有重要影响。

当输出电压VO发生动摇且改动量为△VO时,经过取样电阻R7和R8分压后,就使TL431的输出电压VK也发生相应的改动,进而使LTV817中LED的作业电流IF改动,最终经过操控端流IC的改动两来调理占空比D,使VO发生相反的改动,然后抵消△UO的动摇。上述稳压进程可概括为:VO↑→VK↓→IF↑→IC↑→D↓→VO↓→最终使VO不变。

2.4 变压器规划

高频变压器的规划整个电源规划的要害,不管电感、匝数、线径、气隙等参数哪一个有了弱小的改动,都会引起变压器功能的大幅度改动。

1)磁芯的挑选

此规划中磁芯挑选为EE16,其磁芯长度A=16 mm。从厂家供给的磁芯产品手册中可查得磁芯有用横截面积Ae=0.192 cm2,有用磁路长度Le=3.50 cm,磁芯等效电感AL=1 140 nH/匝2,骨架宽度b=8.50 mm。

2)确认VOR和VR1

参数核算好后,依据安全系数和输入输出联系对参数进行调整,初级线圈调整为84匝,次级线圈9匝。

最终规划出的变压器电特性如图3,其间Pri=初级线圈,Psh-1=初级屏蔽线圈1,Psh-2=初级屏蔽线圈2,T.I.W. =三层绝缘线。

依据变压器电特性图规划出的变压器的绕制结构图如图4所示。其间实心圈“●”表明线圈绕制的开始方位,1,2-NC为屏蔽线圈,4-5为偏置线圈,1,2-3为初级线圈,6-7为次级线圈。

3 试验数据

依据上述规划参数焊接了试验板,而且在85~265 V的沟通电压规模内对输出电压和电流进行测验,输出电压VO和输出电流IO差错规模均在2%内,契合差错在5%以内的要求。

4 结束语

本文经过规划一台输出电压为12 V,输出电流为350 mA的LED电源,介绍了反激式变换器拓扑成LED电源的办法。文中首要介绍了反激式变换器的作业原理,之后给出了具体的电源电路而且对每个元件的效果进行了阐明,特别是对变压器的制造进行了具体的核算。在最终试验成果中,输出电压与电流的差错规模均在2%以内,规划达到了要求。

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