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LNK406EG 14W可调光、高效率LED驱动设计

导读: 本文介绍的是一款高功率因数、可控硅调光的LED驱动器,它可以在90 VAC至265 VAC的输入电压范围内为LED灯串提供额定电压28 V、额定电流0.5 A的驱动。该LED驱动器采用了LinkSwitch-PH系列IC中的LNK406EG器件。

  本文介绍的是一款高功率因数、可控硅调光的LED驱动器,它可以在90 VAC至265 VAC的输入电压范围内为LED灯串提供额定电压28 V、额定电流0.5 A的驱动。该LED驱动器采用了LinkSwitch-PH系列IC中的LNK406EG器件。

  LinkSwitch-PH IC可以设计出具有成本效益且元件数量极少的LED驱动器,不仅能满足功率因素和谐波限值,同时还能为最终用户带来不同凡响的使用体验。其特性包括超宽调光范围、无闪烁工作(即使使用的是低成本的AC输入可控硅调光器)以及快速、平滑的导通。

  所使用的拓扑结构是运行于连续导通模式下的隔离反激。输出电流调节完全从初级侧检测,因此无需使用次级反馈元件。在初级侧也无需检测外部电流,而是在IC内部进行,从而进一步减少了元件和损耗。内部控制器调整MOSFET占空比以保持输入电流为正弦交流电,从而确保高功率因数和低谐波电流。

  LNK406EG也可提供各种复杂的保护功能,包括环路开环或输出短路条件下自动重新启动。输入过压可提供增强的抗输入故障和浪涌能力,输出过压在负载断开时可保护电源,精确的迟滞热关断可确保在所有条件下PCB板平均温度都处于安全范围内。

  在任何LED照明装置中,驱动器的性能直接决定了最终客户(用户)对照明的感受,包括启动时间、调光、闪烁和驱动器之间的一致性。此设计中重点关注的是在115 VAC和230VAC条件下尽可能多地兼容各种调光器和尽可能大地兼容调光范围。即使是这样,在两种单输入电压工作范围仍可以实现设计简化,包括不需要调光的或调光器(高质量)调光范围受限的应用。

 

  一、电路原理图

 

  14WLED驱动电路原理图

  图1 电路原理图

 

  二、电路分析

 

  LinkSwitch-PH是一种将控制器和725 V MOSFET集成在一起的器件,用于LED驱动器应用。LinkSwitch-PH采用单级连续导通模式反激式拓扑结构,提供初级侧调节的恒流输出,同时使AC输入保持高功率因数。

  1 、输入滤波

  保险丝F1在元件发生故障时提供保护,而RV1用来对差模浪涌测试期间可能产生的最大电压进行箝位。RV1的额定电压为275 VAC,略高于最大指定工作电压265 VAC。二极管桥堆BR1对AC线电压进行整流,电容C2为初级开关电流提供低阻抗通路(去耦)。为使功率因数保持在0.9以上,需要确保较低的电容(C1、C2和C11总和)值。EMI滤波功能由电感L1-L3、C1和有Y1安全要求的C7提供。L1和L2两端的电阻R16和R17可抑制输入电感、电容和AC输入阻抗之间在传导EMI测量中通常出现的共振。

  2、LinkSwitch-PH初级

  变压器(T1)一端连接到DC总线,另一端连接到LinkSwitch-PH的漏极引脚。在MOSFET的导通时间内,初级绕组中的电流升高,存储的能量随后在MOSFET关断时间内传送到输出。选择RM8磁芯,因为它在板上占用的面积很小。由于骨架达不到230 VAC工作条件下的6.2 mm的安全爬电距离要求,因此使用飞线将次级绕组端接到PCB板中。

  为使U1得到峰值输入电压信息,AC输入整流后经由D2对C3充电。然后电流经过R2和R3,注入U1的V引脚。电阻容差将会导致不同电源之间的V引脚电流有所差异,因此选择1%误差的电阻可以将这种变化降至最低。器件也会利用V引脚电流来设置输入过压和欠压保护阈值。欠压保护可确保不同电源在相同的输入电压下启动,过压保护可使整流后的线电压承受能力(在浪涌和线电压陡升期间)达到内部MOSFET的额定725 BVDSS。电阻R1为C3提供放电通路,时间常数远大于经整流AC的放电时间,以防止V引脚电流被线电压频率所调制。

  V引脚电流和FB引脚电流在内部用来控制LED平均输出电流。对于相位角调光应用,可在R引脚(R4)和V引脚上分别使用49.9 kΩ电阻和4 MΩ (R2+R3)电阻,使输入电压和输出电流保持线性关系,从而获得最大调光范围。电阻R4还设置内部的线电压输入升高、降落和输入过压保护阈值。

  在MOSFET导通期间,由于漏感的影响,二极管D3和VR1将漏极电压箝位到一个安全水平。在C2上的电压降到反向输出电压(VOR)以下时,需要使用二极管D4来防止反向电流流经U1。选择肖特基势垒二极管来减少此元件中的损耗并提高效率,也可使用超快速PN型二极管(UF54002)代替,从而降低成本。

  二极管D6、C5、R7和R8构成初级偏置供电,能量来自变压器的辅助绕组。电容C4对U1的BP引脚进行局部去耦,该引脚是内部控制器的供电引脚。在启动期间,与漏极引脚相连的内部高压电流源将C4充电至约6 V。此时器件开始开关,器件的供电电流再由偏置供电经过R5提供。二极管D5隔离BP引脚和C5,以防止启动时间由于对C4和C5的充电而延长。建议使用外部偏置供电(通过D5和R5)以实现最低的器件功耗和最高的效率,尽管这些元件如果需要的话可以省去。这种自供电能力可提供更好的相位角调光性能,因为在输入导通相位角很小而导致等效输入电压较低时,IC仍然能够保持正常工作。电容C4同时用来选择输出功率模式,选择10 μF(低功率模式)可以将器件功耗减至最低,降低对散热片的要求。

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