一种非隔离LED的恒流驱动电源

汤泽容

摘要：LED朝着大功率、高亮度、低成本的方向发展。目前，日亚化学已研发出lOOLm/W的LED产品。LED用途广泛，发明初期主要用作仪器、仪表的指示器。随着LED技术的进步与工艺的发展，目前有新型的大功率LED用作汽车的尾灯与日常照明。大功率LED作照明之用时，因LED的工作电压与工作电流呈非线性的关系，而为其供电的电流大小与发光亮度有密切的关系，因此要求使用恒流供电模式。因LED作路灯照明或日常照明之用时与人体没有直接接触的机会，所以，从成本等因素来考虑，完全可采用非隔离的供电系统为其供电，而采用POWERINT公司的LNK306單片控制IC正能实现大功率LED恒流恒压供电的要求。本文对一种非隔离LED的恒流驱动电源的设计进行简介。

关键词：非隔离;LED;恒流;驱动电源

一、电路指标

输入电压：85～264VAC;输出电压：3.5V;输出电流：350mA（恒流）。

二、电路组成

电路由输入整流滤波电路、开关直流降压电路、反馈取样控制电路组成。

三、电路工作原理

某些电子设备和家用电器并不需要使用输入与输出完全隔离的开关电源。例如，直流电机的驱动电源，空调、无霜冰箱和微波炉中的稳压电源等，照明用LED的驱动电源本身就属于隔离系统，因此可使用非隔离式开关电源供电，但要求这种开关电源的电路简单、成本低、电源转换效率高和可靠性高，使用与维护方便。Linkswitch-TN系列产品提供了7种非隔离的电路连接方式，考虑到对负载器件的安全性及LED需要恒流的供电模式的特性，本设计选择了第6种接线方式，即正端降压/升压式（Buck-Boost）恒流驱动电路。

正端降压/升压式（Buck-Boost）恒流驱动电路如图1所示。其主要特点如下：负压输出;可做升压或降压输出，做升压式输出时U0>U1，做降压式时I0

图1电路基本工作原理如下：输入电路由可熔断电阻Rl、VD1、VD2、Cl、C2和滤波电感Ll组成;电源调整电路由LNK306P、储能电感L2、VD3、R2、C4和C5组成。当LNK306导通时，输入电流IIN经（LNK306）D→（LNK306）S→L2→C2（一）构成回路，将输入电流IIN储存在电感L2中（电感电流按U1/I1，线性增加），极性为上正下负;当LNK306截止时，因电感电流不能突变（电感电流按U1/I1，线性减小），极性为下正上负;L2中储存的能量经L2的下端（地）→LED（负载）→VD3→R2→I→L2的上端构成回路。VD3为整流管;C5是输出滤波电容;R2为限流保护电阻;C4与R2并联以消除杂讯干扰;VD4与VD5构成简单的稳压电路。负载电流I0在R2上产生的电压降是US=I0R2，US经R3与R4分压，在R4上得到的分压电压作为反馈电压给LNK306的FB端，FB端正常工作电压是1.65V，可通过调整R3与R4分压比来调整输出电流的大小。LNK306的FB端根据反馈电压的大小来控制内部MOSFET的导通时间，即通过跳过周期的方式来对输出电流进行调节的。当输出电流增加时，I0在R2上产生的电压降也线性增加，在R4上的分压值也增加，因此流人引脚FB的电流FB也会增加，若电流IFB>49uA，则随后的周期将被跳过，直到IFB<49uA;反之相反。因此当负载减轻时将跳过许多周期，负载加重时跳过的周期减少。如发生输出过载或短路故障时，Linkswitch-TN开关就进入自动重启动阶段，输出功率降为POM×6%，从而限制了平均输出功率。

本电路的构成非常简单，包括LNK306在内仅有17个元件，主要元器件的选择原则是：L2是储能电感，采用带铁氧体磁芯的电感，以便降低成本和减小音频噪声，为使电感电流工作在CCM模式，电感量选为1.5mH。续流二极管VD3：本设计采用连续模式工作，要求trr≤35ns，UF4005属于超快恢复二极管，其trr=35ns，能满足工作模式的要求。反馈电阻R3和偏置电阻R4;由R3和R4构成的电阻分压器应使引脚FB的电压保持在1.65V，此电阻的精度直接影响到反馈电压的高低，进而影响到恒流值，因此选±1%精度的电阻。

四、电路特点

本电路的构成非常简单，包括LNK306在内仅有17颗元件，成本较低，符合照明产品量大、价低的要求，并且因元件少、体积小，完全可把整个电路板安装在GU10等灯头内，使用方便安全可靠。

五、注意事项

（1）当把用上述电路组成的PCB板放入灯头内时，要特别注意整个电路的转换效率，如效率太低则不能长期安全、可靠地工作，所以必须设法提高电源转换效率。应当注意在取样电阻R2上的功耗PR2=I2OUTR2=0.352×5.6=0.686/（w），该功耗占了整个转换效率10%以上。因此可改用放大器来作取样反馈。

（2）可熔断电阻Rl在电路中起当LNK306等元件损坏时的保护作用，在选择该电阻时要注意两个关键点：①电阻本身的耗散功率必须满足在开机瞬间耐冲击电流的要求;②该电阻的材料不能用碳膜的，而必须用金属膜的，因碳膜电阻抗冲击能力太差。如成本允许最好用熔断器。

（3）如要获得较高的恒流精度，反馈到FB的信号可使用放大器来获得。这样做不但可提高恒流精度，而且可降低取样电阻R2的阻值，从而提高电路的整体转换效率。放大器的工作电压可由BP端提供。