針對大功率LED應用的低成本電源研究
這種電源的大多數(shù)電路與采用次級調(diào)節(jié)的電源相同,但反饋回路完全不同。
如前所述,反饋來自對FPS供電的同一個變壓器繞組。該電壓經(jīng)D3整流,加在產(chǎn)生芯片VCC的R2/C7,以及對反饋電壓進行濾波的R4/C4上。一般來說,反饋信號也可取自C7。但由于需要相當大的電容來支持啟動電流消耗,最好采用具有不同時間常數(shù)的附加通道。齊納二極管D7為用作誤差放大器的Q1提供基極電流。如果VCC和輸出電壓同時增大,該晶體管的基極電流也將增大,而這會降低FPS反饋引腳上的電平,這類似于采用光耦合器反饋的電源。
至此,電源還工作在恒壓模式,如何將其變成電流源呢?如果分析連續(xù)導通模式下反激開關的輸出電流與峰值MOSFET電流之間的關系,就可知道:要得到恒定的輸出電流,峰值MOSFET電流必須與輸出電壓Vout成正比,與輸入電壓Vin成反比。在非連續(xù)導通模式下,漏電流必定與Vout的平方根成比例,并在理論上與Vin無關。
電源中所采用的FPS功率開關FSQ0170RNA有一個名為“ILim”的非同步輸入,這個輸入有助于構(gòu)造初級調(diào)節(jié)電流源,可以設置MOSFET的最大峰值漏電流。方法是在這個輸入引腳上接上一個電阻或從該引腳吸取一定的電流。如果電阻接在這個引腳上,峰值漏電流就不會超過某一設定值。
借助圖3可以解釋該電流源的原理。從圖中可清楚地看出,只需增加一些成本最低的無源部件,就可將這個恒壓PSR電源變成電流源。
采用初級調(diào)節(jié)實現(xiàn)的恒流輸出電源。
在該電路中,VCC繞組正負電壓都經(jīng)D5整流,且各自都經(jīng)一個R/C濾波電路(分別為R3/C5和R4/C4)進行濾波。經(jīng)過C4的正極部分正比于輸出電壓,而經(jīng)過C5的負極部分與電源的輸入電壓有關,相對于初級側(cè)接地為負。只要負載電流小,D7、R8、R9和Q1構(gòu)成的調(diào)節(jié)回路的工作方式與圖2中的一樣。與圖2不同的是,R8沒有連接到初級接地上,而是連接到C5的電壓負極。只要電源工作在電壓模式下,包括D7陰極的節(jié)點處電壓就幾乎等于Q1的基極電壓VBE,且只有很小的電流從引腳4流過R7。當負載電流增加,初級側(cè)的峰值電流也將增加,當達到主要由R5決定的初級側(cè)最大峰值電流時,輸出電壓開始下降,這也會使D7陰極的電壓下降;而流過R7的電流將會增加,這是MOSFET峰值電流進一步下降的結(jié)果。恰當選擇R7,這個峰值電流就能正比于輸出電壓,而輸出電流就幾乎是恒定的。R6用于補償輸出電流隨輸入電壓增加而產(chǎn)生的變化。在恒流模式時,Q1處于負偏置狀態(tài),因而完全關斷。在恒壓電源中,這意味著出現(xiàn)了故障,VFB引腳上的電壓將增加到6V,器件將關斷。為了防止這種情況發(fā)生,在電路上增加了R10。
由于電流源的輸出電壓會隨負載顯著變化,因而VCC繞組的電壓也會顯著變化。因此,必須恰當選擇繞組匝比,使芯片電源電壓高于FPS在最小輸出電壓下的欠壓鎖定電平。由于VCC電壓范圍可能較寬,必須增加齊納二極管D6,以防止芯片進入過壓關斷狀態(tài)。
圖4:圖3所示電源的V-I特性。
圖3所示為LED鎮(zhèn)流器示意圖,能夠在歐洲市電輸入情況下輸出700mA標稱電流來驅(qū)動3到5個大功率LED。圖4所示為輸出特性,在極小負載電流下,電壓升得很高,這在PSR電源中很常見,在中等到較高電流范圍,電壓相當恒定。這個問題不是LED鎮(zhèn)流器的興趣所在,更重要的是,在恒流模式下負載電流在寬泛的輸出電壓范圍保持恒定。
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