一款基于PL3536的18W高效LED驱动电路

摘要：LED光源是一种新型绿色光源，也是取代传统白炽灯和荧光灯的最佳选择。针对LED照明设计了一款高效简便的18W LED驱动电路。与传统的LED恒流驱动相比，该电路在没有反馈光耦及次级控制电路的情况下就能实现精准的恒流控制，从而减少了电子元器件的数量和电路生产成本。主要内容包括主要元器件的选型、PCB绘制要点、最终的效果及分析。经测试，该设计输出电流值可达300 mA ±5%，效率可达82%左右。

LED照明作为一种高效节能的照明技术，已逐步取代着传统白炽灯和荧光灯的照明技术。未来照明行业的主流必然是LED照明。

LED驱动电源与普通的线性稳压源相比，它具有体积小、成本低、效率高等优点。LED驱动电源主要有恒压和恒流两种工作模式，在LED照明早期，一般都采用工作在恒压模式的驱动电源，但经过长期的实践发现其有很多的缺陷。目前大多数LED驱动电源都工作在恒流工作模式。对于恒流模式的LED电源，在设计方面，我们要求无论环境如何变化它都能输出恒定的电流且电流纹波都能在要求的范围内。本文所设计的就是一种工作在恒流模式的LED驱动电源。

1 电路原理与分析

本文设计的是一种基于PL3536的18 W LED驱动电源，其输出模式是恒流输出模式。此设计的电路主要分为四个部分，分别是：交流输入端整流滤波设计、DC/DC变换器设计、反馈电路设计、输出滤波电路设计。电路原理框图如图1所示。

1.1 交流输入端整流滤波设计

交流输入端整流滤波电路图如图2所示。此部分电路主要元器件有熔丝管FUSE，整流二极管D1、D2、D3、D4，电容C1。其中熔丝管是为了防止电源工作电流过大而设计的。流过熔丝管的电流计算公式为：

在此电路中取P0=18 W;η为电源的效率我们取83%;umin为交流输入的最小值，这里取85 V;cosφ为功率因数，取0.6，代入(1)式得I=0.43 A。又应为实际电流不是正弦电流，而是窄脉冲电流，因此得I0=0.65*I=0.28A。所以在此我们取熔丝管的规格为2 A/250 V，对于整流二极管我们选用IN4007。对于输入滤波电容C1，其估算公式为C=K*P。在本设计中因为输入电压为85 V～265 V，所以K可取2.5μF /W，由此可得C1=2.5*18=45μF，实际取47μf。而对于电容两端电压最大值Ucmax=1.4*Uimax=1.4*265=371 V。综上所述，电容C1实际所取规格为47 μF/400 V。

1.2 DC/DC变换器设计

DC/DC变换器电路图如图3所示。该电路图主元器件有电阻R1、R2、R3、R4、R5;电容C2、C3、C4;二极管D5、D6;高频变压器T1;电源芯片PL3536。此部分电路可分为如下几个模块设计。

1)钳位电路

在此电路中对于由R2、C2及D5构成漏极钳位保护电路，由于开关频率为40 kHz，输入电压为85 V～265 V。根据经验可取电阻R2的型号为150 K/0.5 W，电容C2的型号为2.2 nF/1 kV，对于阻塞二极管D5，可取快速恢复二极管FR107。

2)供电电路

当电路刚上电时，市电通过整流桥后对电容C3充电，当C3上的电压到达电源芯片工作电压后，PL3536开始工作，之后就由辅助绕组对PL3536提供工作电压。

通常我们取启动时间为0.5 s，储能电容C3取47 μf。启动电阻的计算公式为：

R=t/{ln[(V1-V0)/(V1-VT)]*C} (2)

t=0.5 s，V1=264 V，V0=0 V，Vt=14.5 V，C=47 μF代入(2)式得RI=188 k，因此取R1的型号为200 k/0.5 W。对于整流二极管我们选择IN4007。

3)电流检测电路

PL3536的CS端接电阻R5到地。PL3536通过检测电阻R5两端的电压来检测原边电感的电流值。其中电阻R5计算方法如下：

故R5所取的型号是0.16Ω/7 W。

4)补偿电容

PL3536的comp脚接电容C4到地用于对误差放大器输出信号进行相位补偿，推荐值为100 nF，此值太大或太小都可能会造成电路工作不稳定。

5)反馈电路

因为PL3536的EA基准电压为2 V，辅助的电压最大值为20 V，所以

，取R3=20，则R4=2.22 k，取2.3 k。

6)高频变压器

设Np、Ns及Nb分别为变压器的原边、副边及辅助的绕组匝数。由于本设计的电路为反激式电路，故线圈匝数比公式为：

上式中VO为输出电压，VDF整流二极管的电压降，TOFF和TON分别为MOS管的关断与导通时间，VIL为最低输入电压，Vf为PL3536工作的电源电压。

因为我们变压器磁芯所选的材料为PC40，开关频率为40 k，占空比为0.4，故每1伏电压的1次绕组匝数位0.363，结合(7)、(8)式可得Ns=79.86，Nb=71.07，Nb=23.95。在此我们选择Ns=80，Np=71，Nb=24。考虑到电流的作用，本设计在绕制变压器时，原边选用0.28 mm的铜线，副边选用0.3 mm的铜线，辅助选用0.15 mm的铜线。绕制顺序为先原边40圈加两层绝缘胶带，再副