( 2) 提高电路的可靠性,能够耐高压,具有过流检测功能。
( 3) 电路尽量精简,有较小的电路体积和较低的制造成本。
2 PWM 方式开关电路设计
2. 1 PWM 原理
PWM 即脉冲宽度调制,利用脉冲控制开关电路的开关时间,可以控制电路输出的平均电压或电流从而达到控制电路的输出功率。PWM 开关稳压或恒流的基本工作原理是在输入电压、系统参数及外接负载发生变化的情况下,在固定工作频率下控制电路通过被控信号与基准信号的差值进行闭环反馈,调节主电路开关器件导通的脉冲宽度,使得开关电源的输出电压或电流稳定。由于控制器件功耗小,工作在开关状态中的电路效率高,所以电源效率一般可以做到80% ~90% 。该类电路都有完善的保护措施,属高可靠性电源。PWM 开关电路由4 部分组成,即输入整流滤波、PWM 控制、开关器件和输出滤波。根据PWM 方式开关电路设计的LED 驱动电路框图如图1 所示。
图1 PWM 方式开关电路设计的LED 驱动电路框图
常见PWM 开关控制信号产生部分大都实现了集成化,更加精简PWM 开关电源的设计,下面介绍利用芯片HV9910B 设计适用于大功率LED 的典型PWM方式开关驱动电路。
2. 2 电路设计
HV9910B 是一种通用LED 驱动控制器,它的适应性强,即可使用国际通用的市电供电,也可以用蓄电池或者太阳能供电,而且能够接受范围较宽的输入电压。输出的恒流驱动电流范围极宽,从几十mA 到1 A以上。使用HV9910B 搭建的驱动器使用器件较少,电路简单,生产成本也会降低。由HV9910B 设计的LED 恒流驱动电路如图2 所示,输入为AC 220 V 的市电,负载为10 只功率为1 W 的LED 串联组成阵列。
图2 基于芯片HV9910B 控制的LED 驱动电路
电路输入级由全波整流桥和一个滤波电容组成,完成对交流电的整流滤波。控制级由HV9910B 芯片搭建,经输入级滤波后的电压输入到芯片的Vin,作为电路的输入电压VI,其峰值是310 V,均值为190 V.VDD、LD、PWMD 端通过电容器接GND 端,以维持相应引脚的片内电压。由GATE 端输出频率一定的方波脉冲信号作为开关信号控制开关管,其频率由RT端所接的电阻设定,脉冲宽度由CS 端采样电阻RCS反馈的LED 电流信号控制。电感L1在电路中起着至关重要的作用,为驱动电路提供滤波和储能以及续流供电,以保持负载中电流的均衡性,恢复二极管完成构建续流通路的作用。在开关信号开通半周内,由前级滤波后的电势向LED 负载直接供电,并给L1充电; 在开关信号关断半周内,由充满能量的L1给快恢复二极管、LED 组成的回路供能,实现在一个周期内完成对LED 的持续驱动。