用于大功率LED驱动的单端反激恒流源设计
大功率恒流LED驱动电源方案分享之电路设计
大功率恒流LED驱动电源方案分享之电路设计
在上周周五的文章中，我们针对一种大功率LED驱动电源方案的设计原理进行了详细介绍，并对这一LED电源的PFC电路设计方案进行了简析。
今天我们将会继续就这一大功率恒流LED驱动电源方案展开分享，并针对该方案中的电路设计部分进行重点阐述和介绍。
调光电路设计
相信通过上周周五的恒流LED电源设计原理介绍，大家应该都非常清楚，这一方案主要采用PWM调光的方式来对驱动电源调光电路进行设计。
因此，在这一设计的基础上，我们对驱动电路进行了简要的改动设计。
下图中，图1是LED驱动电路的结构简图，我们所设计的这一驱动电源在输出端做出了如下图图2所示的改动，即是在输出端LED的灯串中串联一个开关管，通过控制开关管的导通和关断来改变平均输出电流。
从图2所展示的这种大功率恒流LED电源的调光电路图中可以看到，在这一电路系统的设计中，我们选择将NCS1002的Vcc端与V3相连，并将CON2端为输入PWM信号端口。
采用该种设计的特点和缺陷非常明显，当输入PWM信号为低电平时，三极管V5的集电极与发射极截止，V3的栅源两端电压为Vcc，约为14V，V3处于导通状态，LED正常发光。
而当输入信号为高电平时，V5的集电极与发射极导通，V3的栅源两端电压被拉低，V3截止，LED不发光。
考虑到输出端被断开时，采样电阻上不产生电压，为瞬间的开路状态。
图1 LED驱动电路结构简图。
大功率LED驱动电源器设计
2.6.2 分压器电路
为了能使一个大范围的调光器 工作，分压电路包括电路板提 供一个负载的调光器复位定时 器，并且为调光器提供闩锁电 流。 在图7所示的分压电路图。 场效应管v28用作电流源。当前， 分压器R65的栅极电压是由通过 设置齐纳二极管来改变的：
3.3
PCB图及实物展示
实际过程中遇到的问题和疑问
1 为什么大功率LED驱动电源要采用恒流驱动？
2 LED恒流驱动电源更多的使用MOSFET？
总结
谢谢！
第二章
基于SSL1750的大功率LED驱动设计
2.1 总体电路：
2.2.2 SSL1750芯片主要特性
●集成PFC和反激式控制器。 通用电源供应运作高层在一个非常低的外部元件数量和成本 产生的融合有效设计环保设施。 ●片内启动电流源 ●保护功能: 1.安全重新启动系统故障模式。 2.通过退磁检测 手段为连续模式保护。 3.欠压保护（折返超负荷） 4.精确的 过压保护（OVP），为转换器（可调激转换器），为打开控制 回路保护器。5.芯片过热保护 6.低和可调过电流保护（OCP） 为触发电平转换器软（重新）启动两个转换器。7.软停止PFC， 以减少音频噪声。
图7 分压电路图
当vbridge桥电压低于设定的水平时，如R59, R102, R107, R61和 晶体管V29上的电压Vbe，分压器电流才会流过。
2.6.3
回扫关闭电路
图8 回扫关闭电路图
在最低亮度设置输 入电压的平均值太低 而不能进行功率因数 校正操作时。功率因 数校正变频器关闭， 因此ssl1750芯片进入 初始化，输出电流中 断。 图8显示电路当输 入电压太低时来关闭 回扫控制器防止led灯 闪烁
LED驱动电源单极PFC反激式开关电源的设计(二)
LED驱动电源单极PFC反激式开关电源的设计（二）
5.2.4 MOS 管的选取
开关管MOSFET 最大漏极电流IDMAX 应大于开关管所流过的峰值电流IPKP 至少1.5 倍，MOSFET 的漏源击穿电压(参考图四)BVDSS 应大于最大输入电压，VOR 以及漏感引起的尖峰之和，一般应留至少90%的余量。
5.2.5 次级整流管的选取
考虑一定的裕量，次级整流管D 最大反向电压VRM 需满足：
因为反激式开关电源次级整流二极管只有在电源Toff 的时候才会导通，输出在导通时必须能够承受整个输出电流的容许值。
输出二极管需要的最小正向导通峰值电流为：
Dmax 为工作周期，如果设定Dmax 为0.5 则Ifps4Iout
5.2.6 输出电容的选取
输出电容电压通常呈现两种纹波，一种是由高频输出电流引起，主要与输出电容的等效窜连电阻(ESR)大小有关，另外一种是低频纹波，为了获得较高的PF 值，环路带宽通常较窄，因此输出不可避免地出现较大的两倍输入电压频率纹波，其值与电容大小有关，一般说来低频纹波满足要求时，高频纹波因为电容等效ESR 够小，可以忽视。
电容的容量可以参考各个厂家的规格书(一般选用高频低阻型)选用，根据产品的实际工作温度，电压和考虑产品的MTBF 选取合适的电容系列型号。
5.2.7 IC 主要外围参数选取
5.2.7.1 最大导通时间典型参数选取
图五
5.2.7.2 Cs Pin 参数选取。
单级PFC反激式LED驱动电源设计
单级PFC反激式LED驱动电源设计【电源网】当今社会节能环保已成为社会焦点议题。
LED因其高效、节能、环保、寿命长、色彩丰富、体积小、耐闪烁、可靠性高、调控方便等诸多优点等特点受到人们的广泛关注，被认为是21世纪最有前途的照明光源。
传统的白炽灯效率低、耗电高;荧光灯省电，但使用寿命短、易碎，废弃物存在汞污染;高强度气体放电灯存在效率低、耗电高、寿命短、电磁辐射危害等缺点;若能以LED照明取代目前的低效率、高耗能的传统照明，无疑能缓解当前越来越紧迫的能源短缺和环境恶化问题。
由于LED自身的伏安特性及温度特性，使得LED对电流的敏感度要高于对电压的敏感度，故不能由传统的电源直接给LED供电。
因此，要用LED作照明光源首先就要解决电源驱动的问题。
传统的LED驱动电源虽然可以实现LED亮度调节，但是不能实现功率因数校正，输入功率因数比较低，谐波比较大。
为了使LED电源的输入电流谐波满足要求，必须加功率因数校正。
本文介绍一种单级PFC反激式LED电源，该电源所用器件少，损耗低，具有较高的的功率因数和效率。
1 电路原理分析 图1为电路简图。
电路采取单级反激式拓扑，由全波整流，DC/DC变换，输出整流滤波电路，误差反馈电路，PWM控制器电路构成。
FAN7527B是飞兆半导体公司推出的有源功率因数校正控制芯片。
该芯片内部乘法器电路的优异性能，可以用于宽交流市电输入电压范围的应用场合(85～265VAC)。
并使所构成电路的THD值很小，从而获得良好的有源功率因数校正控制功能。
它的启动工作电流只有几十微安，利用它的零电流检测FAN7527B的5脚可以实现电路的关断控制功能。
。
大功率LED恒流驱动电源设计
龙源期刊网
大功率LED恒流驱动电源设计
作者：张准陈晓冰
来源：《现代电子技术》2012年第16期
摘要：为了驱动高功率LED，设计了一种基于隔离反激式原理的恒流驱动开关电源。
该
设计主要包括反激式开关电源电路的设计、开关电源变压器的选择和设计、功率因数校正电路的设计以及相关的各种保护电路的设计。
综合考虑EMI和散热问题，对该电源进行了恰当的PCB设计并完成了实物制作，对该电源进行了输出测试和功率因数测试实验，实验结果表明该电源功率输出稳定，输出电压为41.8 V，电流为338 mA功率因数为0.86，并成功点亮了12个1 W的大功率LED。
该设计对大功率LED的应用具有一定的参考价值。
用于大功率LED驱动的单端反激恒流源设计
聂计字一种由２２０ Ｖ，ｓｏ Ｈｚ交流电直接供电的
恒流源，分析了电路的恒流原理并设计了电流负反 馈回路，利用反激拓扑开关变换器来实现恒流源的 设计。该恒流源可以用来驱动大功率ＬＥＤ，实验样
参考文献
［１１ Ｙ Ｋ Ｃｈｅｎｇ，Ｋ Ｗ Ｅ Ｃｈｅｎｇ·Ｇｅｎｅｎｄ Ｓｔｕｄｙ ｆｏｒ ｕｓｉｎｇ ＬＥＤ幻
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图１ 正向电压、光通量与正向电流的关系
３电路结构与控制原理
系统结构框图如图２所示。 隋两丽习
反激 变换器 Ｍ（）ＳＦＥＴ
定稿日期：２００９＿０｜２—２３ 作者简介：孛大伟（１９８３一），男，黑龙汪绥化人，项士研究生．
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忙畿＝蔷器＝１３８．４匝 ０．１Ｔ。计算初级匝数：
¨ｒ丽一丽丽丽丽“叩１出¨（１７）
取初级匝数１３９匝。输出额定电压为４５ Ｖ时，
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（ｅ滢定时输出电压和电流波形（ｆ）稳定时输出电压和电流放大波形
图６实验结果
万方数据
弟４３卷弟７期
电力电子技术
２００９年７月Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
大功率LED恒流驱动电路的设计分析与实例
大功率LED恒流驱动电路的设计分析与实例大功率LED恒流驱动电路是一种用于供电给高功率LED灯的电路，其主要功能是保证LED灯的亮度和寿命稳定，并提供可靠的电流供应。
在设计和分析大功率LED恒流驱动电路时，需要考虑电路的功率、效率、稳定性、保护措施等方面的因素。
本文将介绍大功率LED恒流驱动电路设计的分析与实例，并探讨其重要考虑因素。
首先，大功率LED恒流驱动电路的设计要考虑电源的选择。
由于大功率LED需要较高的电流和电压供应，常见的电源如开关电源或恒流电源可满足要求。
开关电源具有调节和保护功能，但也存在噪音和电磁干扰等问题。
而恒流电源具有稳定的电流输出，但需要进行功率调节以适应不同的照明需求。
其次，大功率LED恒流驱动电路的设计还需考虑恒流源的选择。
恒流源可采用电流源或电压源，其中电流源更常用。
电流源可采用电流反馈调节的方式，通过采样和比较输入和输出电流来实现恒流输出。
电流反馈调节可采用稳压二极管或运放等方式，实现电流控制。
此外，大功率LED恒流驱动电路的保护措施也需要考虑。
由于LED灯具的亮度和寿命对电流的稳定性要求较高，因此需加入过流保护、过压保护和短路保护等功能。
过流保护可通过采用电阻、保险丝或电流检测电路来实现；过压保护可通过电压检测电路实现；短路保护可通过故障检测电路实现。
这些保护措施可提高电路的稳定性和可靠性。
最后，以一款具体的大功率LED恒流驱动电路为例进行分析。
该电路采用开关电源作为电源，并使用电压型恒流源。
电流反馈调节采用稳压二极管。
保护措施包括过流保护、过压保护和短路保护。
采用超级二极管进行过压保护，电源采用恒定输出电压的可调模式。
过流保护采用电流检测电路，通过检测电流超过一定值时，自动切断电源。
短路保护采用故障检测电路，通过检测负载端是否接通来实现。
在实际应用中，大功率LED恒流驱动电路的设计还需考虑效率问题。
高效率的恒流驱动电路可以减少能源消耗和热量产生，提高整个LED照明系统的效率。
单级PFC反激式LED驱动电源设计与研究
单级PFC反激式LED驱动电源设计与探究引言随着LED技术的快速进步和广泛应用，LED驱动电源的设计和探究日益受到关注。
为了提高LED驱动电源的能效和稳定性，越来越多的探究人员开始关注单级PFC反激式LED驱动电源的设计和探究。
本文将介绍单级PFC反激式LED驱动电源的基本原理、设计要点和性能优化。
一、单级PFC反激式LED驱动电源的基本原理1.1 单级PFC反激式LED驱动电源的观点单级PFC反激式LED驱动电源是指将沟通电源转换为恒流输出的直流电源的装置。
它接受单级功率因数校正（PFC）和反激式拓扑结构，能够实现高功率因数、低谐波失真和高效率的特点。
1.2 单级PFC反激式LED驱动电源的基本原理单级PFC反激式LED驱动电源的基本原理是通过整流桥、电容滤波器、PFC控制电路和反激转换器实现沟通电源到恒流直流输出的转换。
其中，PFC控制电路用来实现功率因数校正，反激转换器用来实现直流电压转换和恒流输出。
二、单级PFC反激式LED驱动电源的设计要点2.1 功率因数校正（PFC）控制电路的设计功率因数校正是提高LED驱动电源能效的重要手段。
其基本原理是通过改变输入电流的波形和相位，使输入电流与输入电压之间保持一定的相位差，从而提高功率因数。
在设计中，需要选择合适的PFC控制电路，如基于整流器电压控制的PFC电路、基于电流控制的PFC电路等，并接受合适的控制策略和控制参数。
2.2 反激转换器的设计与控制反激转换器是实现沟通电源到恒流直流输出转换的关键器件。
其基本原理是通过开关管和变压器实现电能的转换和隔离。
在设计中，需要选择合适的开关管和变压器，以及合适的控制策略和控制参数。
另外，反激转换器还需要思量过流、过压、过热等保卫功能。
2.3 LED驱动电路的设计与优化LED驱动电路是将恒流输出转换为可供LED工作的电流和电压的电路。
其设计需要思量LED的特性和光电性能，选择合适的电流和电压调整器件，并进行匹配和优化。
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电力电子技术Power ElectronicsVol.43No.7July ，2009第43卷第7期2009年7月定稿日期：2009-02-23作者简介：李大伟（1983－），男，黑龙江绥化人，硕士研究生，研究方向为电力电子功率变换、航空电源。
1引言近年来，大功率发光二极管（LED ）以其高光效、高可靠性、长寿命和无辐射的优点，在信号显示和显像等领域获得了越来越广泛的应用。
大功率LED 的问世又极大地拓展了LED 的应用领域，并被视为一种可能取代白炽灯、荧光灯等传统光源的新型光源[1-2]，这使得设计大功率LED 照明驱动电路显得十分有必要。
在分析大功率LED 用恒流驱动必要性的基础上，设计了一种利用高频开关变换器实现的恒流电源，用于大功率LED 的驱动。
2大功率LED 的电气特性现在市售的大功率LED 的额定电流从350mA 到1.8A ，功率从1W 到8W 不等，额定电流大的LED 对应的功率也大。
在此选定其中一种大功率LED 做电气特性分析。
图1a 示出LED 的正向压降U f 与电流I f 的关系，光通量Φ与I f 的关系如图1b 所示。
由图可见，大功率LED 的U f 与I f 是一条很陡的曲线，U f 稍增大零点几伏，相应的I f 值就会产生很大的变化。
如果把大功率LED 的初始工作点定在U f =3.15V ，对应的I f ≈150mA ，如果U f 增加0.25V ，即达到3.4V ，此时I f ≈350mA ，增加了一倍还多。
由此可知，电压的微小变化会引起较大的电流变化。
由图1b 可知，Φ与I f 近似成正比的关系，I f 的较大变化会引起Φ的较大变化，LED 功耗和温度也急剧增加，导致LED 发光亮度不稳定，甚至损坏。
所以若要对大功率LED 采用定电压（恒压）驱动，则是一个严重的挑战。
反之，当I f 有50mA 的变化时，U f 变化相当小，只有零点零几伏，这样小的电流变化不会引起LED 发光亮度的较大改变和急剧温升，亦不会对LED 的使用构成威胁，所以对大功率LED 来说，采用恒定电流驱动显得十分必要[3-4]。
图1正向电压、光通量与正向电流的关系3电路结构与控制原理系统结构框图如图2所示。
用于大功率LED 驱动的单端反激恒流源设计李大伟，邓翔，杨善水（南京航空航天大学，江苏南京210016）摘要：大功率发光二极管（Light Emitting Diode ，简称LED ）是一种可取代传统光源的新型光源，适合采用恒流驱动方式。
设计了一种由220V/50Hz 交流电供电的单端反激恒流源电路，对该恒流源电路进行了概要介绍，分析了电路的恒流原理并设计了反馈回路。
该恒流源可为大功率LED 提供恒定的电流，具有开路限压保护功能，满足对大功率LED 的驱动要求。
实验结果表明，采用该单端反激恒流源可驱动大功率LED 。
关键词：发光二极管；驱动/大功率发光二极管；单端反激；恒流源中图分类号：TM46；TN312文献标识码：A文章编号：1000-100X （2009）07-0084-03Design of Constant Current Source based on Single Flybackfor Driving High -power LEDLI Da -wei ，DENG Xiang ，YANG Shan -shui（Nanjing University of Aeronautics &Astronautics ，Nanjing 210016，China ）Abstract ：The high power light emitting diode （LED ）is viewed as a novel lamp -sourse which can replace the traditional ones.It is suitable to use the constant current drive.A constant current source based on single flyback with the power supply of 220V/50Hz AC is designed.The circuit is generally introduced ，the principle of constant current is analyzed ，and the feedback circuit is designed.This constant current source can provide the high -power LED with constant current ，opening of circuit with voltage limiting function is also included.It can meet the demands for driving the high power LED.The experi -mental result proves that this constant current source based on single flyback can be used to drive the high power LED .Keywords ：light emitting diode ；drive /high power light emitting diode ；single flyback ；constant current source图2系统结构框图84图6实验结果所设计的电路为单端反激拓扑，采用双电流环对输出电流进行控制，输出端电路含有必要的开路限压保护，即过载保护，使功率电路器件免受损坏。
考虑到电路成本，采用精密小电阻进行采样，虽然整个电路的效率会有所下降，但电路成本降低了不少。
控制框图如图3所示。
输出电流检测信号经PI 调节后，输出的误差信号经光耦隔离后作为电流检测比较器的给定，将其与电感电流相比较，输出的比较信号经PWM 比较器后形成PWM 波，用以控制开关管的开关的状态，这样就形成了双电流环控制。
外电流环在保证输出恒定电流稳定精度的情况下，内电流环通过检测电感电流，更快地提高系统的动态性能和响应速度，实现输出端电流恒定。
图3控制框图图4出示实际电路原理图。
电路稳态工作情况下，当输出端突然开路，或输出端开路状态下输入端突然加电时，输出端电压会突然跳高，此时会击穿稳压管VZ 2，将输出端电压箝位在该稳压二极管的额定电压下，从而避免了电路器件的损坏，实现了开路限压保护功能。
当带载超过额定输出电压时，电压亦被箝位在该稳压管的额定电压下，此时电路处于大范围的稳定工作范围内。
如果输出端接大于额定输出电压的大功率LED 作为负载，则表现为单个大功率LED 发光亮度下降。
图4实际电路原理图4部分重要参数设计设定实验样机的输出恒定电流为0.8A ，额定功率为36W ，额定输出电压为45V 。
VZ 2的额定稳压值为48V 。
控制芯片UC3842方框图如图5所示。
由接在管脚8的电阻R T 和接管脚4的耦合电容C T 决定电路的工作频率，这里采用100kHz 。
因电路隔离需要，UC3842内部的误差放大器悬空不使用。
当电路的输入端刚加电时，为了使电路缓慢起振而设计了电容C 7，为使C T 不过多地影响电路的工作频率，选用100pF 的贴片电容。
设计变压器时[5]，选择EE28L 型磁芯，中心柱磁路有效面积A e =76.32mm 2，饱和磁感应强度在100℃时为320mT 。
因电路工作频率为100kHz ，暂设占空比为0.4，则开关管导通时间t on =（1/100）×0.4=4μs 。
单相交流整流采用电容滤波，直流电压不会超过交流输入电压有效值的1.4倍，也不小于1.2倍。
输入端经整流滤波后直流母线电压最小值U min =220×1.2=264V ，这里取交流磁感应强度的变化幅值△B ac =0.1T 。
计算初级匝数：N p =U min t on △B ac A e =264×4×10-60.1×76.32×10-6=138.4匝（1）取初级匝数139匝。
输出额定电压为45V 时，设二极管和绕组的压降为1.0V ，则初级每匝伏数为U min /N p ＝264/139＝1.9V/匝，输出端的次级绕组匝数N s =（45+1.0）/1.9=24.2匝，取25匝。
设计反馈环路参数：R 29＝68k Ω，R 31＝5.6k Ω，R 32=0.25Ω（精度10%）。
额定输出电流设定为0.8A 时，PI 调节器参数为：R 28＝1.1k Ω，C 18=0.2μF 。
5实验结果图6示出实验波形。
如图6b 所示，电压波形呈围绕零电平的毛刺状电压，这主要是受电路动态特性和开关频率影响所致。
图5UC3842典型方框图用于大功率LED 驱动的单端反激恒流源设计85电力电子技术Power ElectronicsVol.43No.7July ，2009第43卷第7期2009年7月如图6c 所示，电压波形是具有一定幅值的高电平，以实现近似线性PI 调节，该波形验证了分析的正确性和负反馈环路设计的合理性。
输出电流启动时波形如图6d 所示。
虽然在电路启动过程中电流有一定的过冲，需经过约5ms 后才进入稳定状态，但它不会对大功率LED 构成威胁，因为过冲的时间很短，而大功率LED 能短时间耐受几倍于自身额定电流的过冲，这样的过冲是为了保证整个电路的快速动态响应特性。
由图6e ，f 所示输出端电流波形可以看出，电路有很好的恒流效果，波形中的高频毛刺可通过在输出端并联大的高频瓷片电容进一步减小，但对于大功率LED 这样的负载来说，高频毛刺不会对LED 构成威胁，可利用它来驱动大功率LED 。
6结论设计了一种由220V/50Hz 交流电直接供电的恒流源，分析了电路的恒流原理并设计了电流负反馈回路，利用反激拓扑开关变换器来实现恒流源的设计。
该恒流源可以用来驱动大功率LED ，实验样机的制作验证了设计的正确性和可行性，对推广大功率LED 的应用，使其跻身通用照明领域，节省能源及保护环境等具有一定的工程应用价值。
参考文献[1]Y K Cheng ，K W E Cheng.General Study for using LED toreplace traditional Lighting Devices[A].Hong Kong ：20062nd International Conference on Power Electronics Systems and Applications[C]．2006：l73-l77．[2]周志敏，周纪海，纪爱华．LED 驱动电路设计与应用[M]．北京：人民邮电出版社，2006．[3]K Morihori ，Y Ishizuka ，H Matsuo.Consideration of A Drive Circuit for LED with Constant -current Control.IEICE Techni -cal Report EE 2004-68（2005-02）[R]．2005：13-19．[4]Masahiro Nishikawa ，Yoichi Ishizuka ，Hirofumi Matsuo ，et al.An LED Drive Circuit with Constant -output -current Con -trol and Constant -luminance Control[J].IEEE Trans.on Pow -er Electronics 2006，20（3）：723-731．[5]张占松，蔡宣三．开关电源的原理与设计（修订版）[M]．北京：电子工业出版社，2007．86。