10W非隔離LED驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)方案_圖文

1、一款10W非隔離LED驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì)方案本文提出了一款使用 TI 控制芯片 TPS92210 設(shè)計(jì)的 10W LED 驅(qū)動(dòng)電源的方案。 TPS92210 特有的臨界模式固定峰值電流控制功能,該設(shè)計(jì)方案無須反饋,從而整個(gè)設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)單,器件少,成本低。0 引言近來,LED 驅(qū)動(dòng)電源市場(chǎng)中,非隔離解決方案由于其磁性元件尺寸更小、能效更高、元件數(shù)量更少、總物料單成本更低,以及能以機(jī)械設(shè)計(jì)滿足安規(guī)等優(yōu)勢(shì),成為應(yīng)用熱點(diǎn)。本文提出了一款使用 TI 控制芯片 TPS92210 設(shè)計(jì)的 10W LED 驅(qū)動(dòng)電源的方案。使用 TPS92210 特有的臨界模式固定峰值電流控制功能,該設(shè)計(jì)方案無須反饋,從而整個(gè)設(shè)計(jì)方

2、案簡(jiǎn)單,器件少,成本低,效率高。1 電源方案介紹本方案采用TPS92210控制的臨界Buck電路,設(shè)置TPS92210工作于固定峰值電流的方法,使電感電流峰值固定,因?yàn)殡娐饭ぷ髟谂R界模式,所以電感電流的平均值等于峰值電流的一半,從而達(dá)到輸出恒流的目的。同時(shí),本方案不需要額外的電路,TPS92210本身可以實(shí)現(xiàn)輸出過流、短路、開路等保護(hù)。所以整個(gè)方案的元件少,成本低。輸入采用了填谷電路,使得整機(jī)的PF值一直在0.7以上。C8,L2,C5組成pi型濾波。整機(jī)通過了傳導(dǎo)測(cè)試。 圖 1:10W LED 電源解決方案 圖 2: 10W LED 電源實(shí)物圖1.1 TPS92210 臨界模式設(shè)置TPS922

3、10 需要滿足三個(gè)條件來開始一個(gè)新的周期:1距離上一次開通的時(shí)間需要大于由Ifb電流控制的時(shí)間。2距離上一次開通的時(shí)間需要大于芯片的最高頻率所限制的時(shí)間7.5us.3 Tze腳必須有由高到低的零點(diǎn)穿越。由于需要滿足以上三個(gè)條件,設(shè)計(jì)中將FB腳通過電阻接到Vdd設(shè)置一個(gè)固定的直流偏置,使TPS92210的開通完全由Tze腳的電壓零點(diǎn)穿越來決定,這就保證了變換器一直工作在臨界電流模式。1.2電感的設(shè)計(jì)根據(jù)輸入輸出要求,計(jì)算電感量。本方案中,輸入 176V264Vac,輸出40V,0.25A.由于輸入采用了填谷電路,所以輸入的電壓范圍可以計(jì)算如下: 根據(jù)上面計(jì)算的最小最大輸入電壓,可以計(jì)算最小、最大

4、占空比: 輸出平均電流為 0.25A,電流工作在臨界電流模式,電感上的平均電流就是輸出電流?？梢杂?jì)算得電感峰值電流、有效值電流分別為: 因?yàn)榕R界模式的變換器,輸入電壓越高,工作頻率。綜合考慮,體積以及效率,設(shè)定最大工作頻率為 100KHz. 那么電感量可以計(jì)算如下: 所以電感量大約為 700uH.根據(jù)計(jì)算得出的電感量,可以驗(yàn)證最低開關(guān)頻率為: 根據(jù)計(jì)算得出的最大占空比以及最低開關(guān)頻率,可以得出最大導(dǎo)通時(shí)間為: Tonmax小于TPS92210所允許設(shè)置的最大導(dǎo)通時(shí)間 5us. 所以電感設(shè)計(jì)沒有問題。選擇磁芯:假定 Bmax=2500G,填充系數(shù):k=0.4 電流密度為:j=6A/mm2可以計(jì)算

5、得磁芯所需的 AP 值為: 根據(jù) AP 值,選擇 RM5 作為電感磁芯:RM5 的 Ae 面積如下,可以計(jì)算電感所需要的匝數(shù): 電感需要大約 67 匝。根據(jù)之前計(jì)算的電流 RMS 值,和設(shè)定的電流密度 j,選擇 AWG30 來繞制電感。 選用 1 股 AWG30 作為繞組。2 測(cè)試結(jié)果根據(jù)以上分析和設(shè)計(jì),制作了樣機(jī)并驗(yàn)證其性能,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下。2.1效率測(cè)試 2.2 PF 值 2.3 電流精度Ofweek 電子工程網(wǎng) 2.4 啟動(dòng) 2.5 輸出紋波 2.6 短路保護(hù) Ofweek 電子工程網(wǎng) 2.7 開路保護(hù) 2.8 EMC 測(cè)試 Ofweek 電子工程網(wǎng) 3 結(jié)論 本文分析設(shè)計(jì)了使用 TPS92210 控制的臨界模式 buck 變換器的方案。 該方 案分析了 TPS92210 臨界模式的可行性以