电子产品世界

电源实现恒流控制的核心是PWM控制芯片082532。电阻R1和R2给芯片提供启动电流。为了提高效率，该电源有一个辅助绕组给芯片供电，辅助绕组的输出经过整流二极管D5和滤波电容C4之后形成大约20 V的电压给芯片供电。同时，这个绕组还起到另外一个关键的作用——电压采样，输出电压经过R9和R10分压之后反馈到芯片的4号引脚。为了使芯片能够稳定的稳压，在芯片的5号引脚和地之间串联一个电容C8作为环路补偿。芯片的2号端口是脉冲的输出端，输出端与场效应管Q1的栅极连接以控制开关管的导通与截止。输入电压经过变压器变压之后，经过超快速恢复二极管D6整流之后由电解电容C5滤波再输出。在二极管D6上，并上电阻R11和电容C7，是由于二极管在电路工作时处在高频的开关状态，加上这部分电路可以避免二极管产生振荡。
该电源电路涉及的主要分电路的设计分述如下：
1．1 反激式开关电源
隔离反激式电源的拓扑结构典型电路如图2所示，当开关管VT1导通时，高频变压器T一次绕组的感应电压为上正下负，由于变压器的初级绕组和次级绕组的同名端相反，所以此时次级绕组的整流二极管VD1处于截止状态，初级绕组储存能量；当开关管VT1截止时，变压器初级绕组储存的能量通过次级绕组和VD1整流和电容C1滤波后向负载输出。因此，变压器在这个电路中有两个作用：当开关管导通时，变压器储存能量；开关管截止时，变压器通过磁芯将能量传递给次级绕组，供给负载。这种拓扑结构的输出功率一般在100 W以内，且有较好的电压调整率，如果需要精密控制输出电流，可以在输出回路串联采样电阻通过光耦反馈实现初级绕组和次级绕组的隔离。

1．2 开关变压器的选择与设计
变压器的设计是开关电源设计的核心，反激式的开关变压器在电路中起到两个作用：储能电感，当开关管导通时，初级绕组开始储存能量；当开关管截止时，初级绕组储存的能量通过磁芯传递给次级绕组。因此，该设计对于电感主要考虑两个方面：一是初级绕组的电感量，这决定了电源的输出功率，可通过改变绕组的线圈匝数改变电感量；二是各绕组之间的匝数比。在计算这两个参数的同时，也涉及到电源的输入功率、输出功率、效率和开关频率等问题。该设计的最大占空比为45％。效率预计为85％，输出功率为40×0．35=14 W，开关频率为60 kHz，经过理论计算并考虑裕量，本设计初级绕组的电感取1．5 mH。根据测试，变压器的磁芯系数为：88．7 μH，所以有初级绕组的匝数为130匝。
该设计采用的是基于最大占空比的设计方法来确定变压器匝数比，经过理论计算当电源加到负载的电压40 V时，再考虑输出二极管的压降0．6 V，则变压器的匝数比为0．45，这里计算出来的结果是匝数比N的最小值。根据电感量的要求，初级绕组已经确定为130匝，则次级绕组的匝数为58．5匝。为了方便绕制，可将匝数取为60匝，匝数比N为0．46，对于反激式开关电源，最大占空比小于50％时，系统是固有稳定的，不用增加补偿电路。
1．3 功率因数校正电路
由于LED驱动电路中采用电感和电容等元件，引起相位漂移，所以功率因数比较低，一般不会超过0．6。提高功率因数不仅可以减少线路的损耗，还能减少电源产生的高次谐波对电网的污染，提高供电的质量。该设计采用的“填谷电路”(又称平衡半桥补偿电路)就是无源校正电路中典型的一种，电路原理如图3所示。

该电路中的电容C1和C2采用10μF／400V的电解电容，两电容参数相同，通过电容的充放电作用，能够增加导通角，在正半周期可以将导通角扩展到30°～150°，在负半周期可拓展到210°～330°。因此通过该电路可以将功率因数从0．6提高到0．85～0．9。

1 2 3

关键词： 大功率LED 恒流驱动电源 开关电源 功率因数校正