多路準諧振反激LED驅動電源設計說明(1)

1、.;多路準諧振反激LED驅動電源設計 LED驅動電源把電源供應轉換為特定的電壓電流以驅動LED發(fā)光的電壓轉換器，通常情況下：LED驅動電源的輸入包括高壓工頻交流（即市電）、低壓直流、高壓直流、低壓高頻交流（如電子變壓器的輸出）等。而LED驅動電源的輸出則大多數(shù)為可隨LED正向壓降值變化而改變電壓的恒定電流源。LED電源核心元件包括開關控制器、電感器、開關元器件（MOSFET）、反饋電阻、輸入濾波器件、輸出濾波器件等等。根據(jù)不同場合要求、還要有輸入過壓保護電路、輸入欠壓保護電路，LED開路保護、過流保護等電路。 LED驅動電源驅動方式有兩種：其一是一個恒壓源供多個恒流源，每個恒流源單獨給每路LE

2、D供電。這種方式，組合靈活,一路LED故障，不影響其他LED的工作，但成本會略高一點。另一種是直接恒流供電也就是“中科慧寶“改采用的驅動方式，LED串聯(lián)或并聯(lián)運行。它的優(yōu)點是成本低一點，但靈活性差，還要解決某個LED故障，不影響其他LED運行的問題。這兩種形式，在一段時間內(nèi)并存。多路恒流輸出供電方式，在成本和性能方面會較好。也許是以后的主流方向。 l 準諧振原理 準諧振變換的原理是降低拓撲中電源開關的導通損耗，一般的反激式開關電源其MOSFET開通關斷時間固定，工作在固定頻率。如圖1所示，我們可以看到在磁復位的過程中，由于變壓器電感和功率管上寄生電容存在，使得開關管上的壓降存在振蕩。但是可以發(fā)

3、現(xiàn)電壓振蕩曲線中的A點，就是MOSFET漏源電壓的第一個最小值(或稱谷值)，如果我們在這個時候讓MOSFET管開通，那么導通的電流尖峰將會最小。在某些條件下，甚至可以獲得零電壓開關(ZVS)。通過調節(jié)改變電源的工作頻率來進行，不管當時負載或線路電壓是多少，MOSFET始終保持在谷底的時候導通。與反激式轉換器的不連續(xù)工作模式及連續(xù)工作模式相比，準諧振開關提供的導通損耗更低，因此能夠提高效率和降低器件溫度。2.準諧振反激變換器控制IC-NCP1337 NCP1337 采用標準電流模式架構，關閉時間取決于峰值電流設置點,而內(nèi)核復位檢測則觸發(fā)啟動事件。該器件是要求極少元件數(shù)應用的理想選擇，尤其是低成本

4、的 ac-dc 適配器、消費類電子產(chǎn)品、筆記本電腦適配器、LCD 顯示器電源、LCD 電視電源等應用。準諧振工作：不管工作條件如何，都能確保谷底開關操作，這主要是內(nèi)部無線圈去磁檢測電路發(fā)揮的作用。動態(tài)自供電 (DSS)：由于采用了超高電壓集成電路 (VHVIC) 技術，安森美半導體的 NCP1337 能與高壓 DC 軌的直接引腳連接。動態(tài)電流源為電容充電，并提供完全獨立的 Vcc電平。因此，低能耗應用不需要任何輔助繞組供電給控制器。cc過電流保護 (OCP)：當反饋電壓在最大值時，NCP1337會檢測到故障。如果故障持續(xù)超過 80 ms， NCP1337 將進入自動恢復的軟脈沖模式。所有脈沖將

5、停止，Vcc電容放電，電壓降至 5.0 V。隨后，通過監(jiān)控 Vcc電平，啟動電流源啟動 ON 與 OFF，從而產(chǎn)生脈沖模式。電流源啟動兩次后，控制器嘗試再次啟動，軟啟動時間為 4 ms。過壓保護 (OVP)：通過持續(xù)監(jiān)控 Vcc 電壓電平，NCP1337檢測到過壓情況時即停止開關操作。 輸入欠壓檢測（BO）：通過監(jiān)控正常工作下引腳 1 上的電平，控制器可保護 SMPS 不受主電源過低的影響。如果引腳 1 電平降至低于 500 mV，控制器將停止脈沖，直到電壓回升到適當高度再重新工作。過載補償 (OPC)：內(nèi)部電流源從引腳 3（CS 引腳）注入與引腳 1 上電壓匹配的電流。該電壓反映了輸入電壓的

6、大小，我們插入與引腳 3 串聯(lián)的電阻，就能在電流感應信號上形成補償輸入電壓差異的偏置。外部鎖存跳閘點：從外部給引腳 1 強加上大于 3 V 而低于 5 V 的電平（比如以溫度感應器的信號），就可能禁用控制器的輸出。如果電壓強制高于 5 V，那么 IC 將永久鎖死。欲恢復正常工作，Vcc 電壓須降至 4 V 以下，要拔掉 SMPS 與電源的連接。 待機功能：在輕載下，NCP1337 進入軟波紋模式：當 CS 設置點比最大峰值電流低 20% 時，輸出脈沖停止，當 FB 回路強制設置點高于 25% 時，開關轉換又重新開始。當這種情況出現(xiàn)在低峰值電流、軟啟動、TOFF 被鉗位時，即使采用低成本的變壓器

7、也能無噪聲工作。 在NCPl337中有兩個重要特征，其一、用軟跳周期技術來控制峰值電流并去除一些開關脈沖，從而控制開關損耗，進而實現(xiàn)空載、輕載狀態(tài)下的卓越高效性能。并能在變壓器進入跳周期工作時有效去除噪聲。其二、為了保證任何時候都能在谷底值開通，實現(xiàn)準諧振工作方式，使用了無線圈去磁檢測技術。 21 軟跳周期技術 在輕載下或待機工作模式時，NCPl337進入軟跳周期模式：當FB設置點比最大峰值電流低20%時(Ucs在100mV)，輸出脈沖停止。當FB回路強制設置點高于25(Ucs在130mV)時，開關轉換又重新開始，而且每次啟動都內(nèi)部軟化，即軟啟動，使得頻率不會低于25kHz，當這種情況出現(xiàn)在低

8、峰值電流、軟啟動、TOFF被鉗位時，即使采用低成本的變壓器也能無噪聲工作。如圖3所示。22 無線圈去磁檢測技術 為了得到準諧振工作模式，最佳點應對應于漏極電壓的“谷點”，同時這也對應于總漏極電容的最低能量存儲點。安森美半導體的特定功率MOSFET驅動器，混合MOS與雙極機制檢測負門電流，使負門電流不通過底端傳導，而通過正VCC電壓的路徑傳導。這樣，檢測到的電流會從VCC通過很簡單的補償機制流向門極，形成了有源負電壓鉗位。因此，負門電流能轉化為便于處理的正電流。隨后，簡單的比較器可檢測零電流門極交叉，進而提供“谷點”信號。因此不需要變壓器輔助繞組電壓等任何外部信號就能自動檢測功率開關管漏極的谷底

9、電壓，使電路設計更為簡單。3.LED驅動電源PWM調光技術 LED驅動電路常用的調光方式可分為兩種：模擬調光和PWM方式。因為LED的亮度主要受正向電流的影響，與正向電流密度成正向變化的關系。以上兩種調光方式都是通過改變流過LED的平均電流來改變它的亮度。模擬調光：這種方式通過連續(xù)的方式線性調節(jié)流過LED的電流，來改變燈的發(fā)光亮度，可在較大范圍內(nèi)調節(jié)LED的亮度。PWM調光：通過在單位時間內(nèi)反復地接通和斷開LED電流來調節(jié)發(fā)光亮度，開關頻率一般要高于100Hz,以便這個脈沖電流不易被人眼察覺到。流過LED的平均電流I與占空比D是線性比例關系。 HX3143是采用降壓拓撲結構的一個LED恒流驅動器，輸入電壓范圍可從420V，ILED從10mA1.2A可調，可驅動單個或多個LED串，LED的電流等于流過電感的電流，該電路隨著VIN電壓的升高，通過監(jiān)控CS引腳的電壓來調節(jié)流經(jīng)LED、L、R2的電流脈沖的占空比使得LED的電流恒定在設定值。 PWM控制是降低LED光線輸出的最佳方法。這種控制方法可在保持控高效工作的同時，提供一個相對穩(wěn)定的顏色輸出。在衡量調光質量方面，對比度CR是一個重要的指標，數(shù)值越大，表示光線輸出的控制越精準?，F(xiàn)今，有些驅動電路制造商聲稱其產(chǎn)品的調光頻率可以高至開關頻