LED驱动设计技巧及应用方案集锦

动电路存在寿命短的问题。这款LED驱动电路无大容量电解电容，小型电容可以采用长寿命的薄膜电容等容性元件，使其具有寿命长、效率高、纹波电流 小特点，并且具有较高的安全性和稳定性。

　　1.前言

　　LED（发光二极管） 为新一代的绿色照明光源，具有节能、环保、高亮度、长寿命等诸多优点。它不仅是照明光源的新宠，也与人们的生活戚戚相关。因此，研制长寿命的驱动电源，构 建高效率、低成本、高功率因数和是LED灯发光品质和整体性能的关键，也是 LED照明技术发展的需要。据不完全统计现有的白炽灯泡寿命比LED灯少约40倍。因为发光二级管不仅是直流电流驱动器件，也是光电转换器，有将光电转换 的功能。它的作用主要是通过流动电流，将电能转变为光能，所以其优势是比一般的光源的节能效率和工作寿命都要高。但是，在LED驱动电源的整流电路和滤波 电路中一般需要使用大容量的电解电容。电解电容器的寿命一般为l05℃/2000h，就是说当电容周围温度升高到105℃时其寿命只有84天，即使工作在 温度为85℃的环境中，使用寿命也仅为332天，所以电解电容是阻碍LED驱动电路寿命的主要原因。为了提高驱动电源的寿命，有必要去掉电解电容，为此文 中提出一种无电解电容的高亮度LED驱动电源。

　　2.LED驱动电路的工作原理

　　本设计方案电路的总体框图如图1所示：

　　电路拓扑采用反激式拓扑电路、利用PWM控制开关频率，使其输出恒定的电流和电压，驱动LED灯。主要包括：前级保护电路、EMI滤波电路、整流电路、RCD钳位电路、同步整流电路、功率转换电路、输出滤波电路、反馈电路、控制电路等。

　　为了使电路受电磁干扰较小，将EMI滤波电路接在前级保护电路后，通过它将电路中的高次谐波和电路中的浪涌滤除。

　　在输入整流部分上，分别由桥式整流电路及π型滤波电路构成，因为二极管具有单向导通的特性，所以桥式整流电路可以将交流电转换为单向的直流电，而后在π型滤波电路的作用下，输出稳定直流电压。

　　再由控制电路调节和控制使输出达到设计值，最后经过输出滤波电路，使输出波纹减小变成直流电，最后将直流电输出给LED使用。

　　3.LED驱动电路的具体设计

　　3.1 输入电路的设计

　　本设计电路的指标为：输入交流电压Vin:90-264 VAC/50-60Hz;输出电压Vo:27VDC;输出电流Io:0.68A.

　　如图2所示，输入电路包括安全保险装置、EMI噪声滤波装置、桥式整流电路和π型滤波电路。

　 　如图2所示，为了减少在1MHz的频段内的电磁干扰，由电容C1、C2和电感L1、L2组成了EMI噪声滤波电路。安全保险装置由保险丝和 ZNR组成，当有危害电路的尖峰电流产生的时候，保险丝会迅速切断电路以保护负载；ZNR是浪涌吸收器，当驱动电路的输入端出现静电和浪涌时它会变得阻抗 很高，因此可以保护后面的电路。桥式整流滤波电路，它的作用是将交流电转换成直流电，其后的π型滤波器的作用滤除电路中电压与电流的波纹。

　　3.1.1 EMI滤波器的设计

　　EMI滤波电路图如图3所示，EMI滤波电路在整流桥前，由差模电容CX1和CX2，主要用于衰减差模干扰，其值一般较大。

　　为了减少差模干扰，所以在整流桥后添加由C1、C2和L1组成π型差模滤波器。

　 　EMI滤波电路中的差模电容选用X安规电容，安全等级为X2，其耐压值2500V，其中CX1=0.47uF，CX2=0.01uF.共模电感LX1为 7mH和LX2为1mH.整流桥后π型滤波电路的C1和C2滤波电容选用耐压450V的薄膜电容，其电容值为0.22uF;差模电感L1大小为1mH.

　　从图4中可以看出，当频率高过1KHZ时噪声信号会有明显的下降。可以看出该电路可以有效地降低高频干扰。

　　3.1.2 整流桥二极管的选择

　　整流桥二极管的电压应力为：

　　考虑裕量，选用H D 0 6 （ V R = 6 0 0 V，IFAN=0.8A）。

　　3.2 高频反激变压器的设计

　　3.2.1 变压器的参数的设计

　　（1）使用90Vac输入电压和9串负载做为最差工作条件来设计。

　　3.2.2 变压器的仿真

　　如图5所示，变压器工作在DCM条件下原边与副边的电路电流波形图。从图中可以看出原边电流Ipm与副边电流Ism的值总是在从0开始增加，变压器工作在此状态可以保证能量的基本完全传递。

　　3.3 输出电路的设计

　　如图6所示。输出电路由整流二极管D4，滤波电容C9，C10和稳压管D5组成。

　　3.3.1 输出整流二极管的选择输出整流二极管D4的选择标准：额定电压应大于1.5倍的输入电压，额定电流应当大于2倍的输出电流，反向恢复时间小于100ns.综上所述，D4选择为MB220，其参数为：200mA，100V，trr=50ns.

　　3.3.2 输出电容的选择

如图6所示，