反激式变换器拓扑的LED电源设计
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为了LED电源的推广使用，设计了以常用的反激式变换器为核心的LED电源。本文通过设计出来一种4.2W的LED电源电路，具体介绍了利用反激式变换器拓扑成LED电源的方法，并且对各个元件的参数选择进行了说明，特别对变压器的参数进行了详细的计算。实验结果完全达标，说明了设计方法的正确性。 当前全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下，节约能源是我们未来面临的重要的问题，在照明领域，LED发光产品的应用正吸引着世人的目光，LED作为一种新型的绿色光源产品，具有体积小、节能、寿命长、高亮度环保等特点，所以必然是未来发展的趋势，二十一世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代。 目前LED驱动电路主要有线性稳压源、开关稳压源、开关恒流源等。本文设计的LED电源是由反激式变换器拓扑而成的开关电源。 1 单端反激式变换器 所谓单端反激式(Flyback)变换器其实就是“基于变压器的非隔离buck-boost变换器”，它使用耦合电感(也就是变压器)来代替常用的单电感的buck-boost电路，这个耦合电感不但能像所有电感一样储存电磁能量，而且能像变压器一样提供电网隔离，其“匝比”决定了变压器的恒比降压转换功能。下面对反激式变换器工作原理进行简单的介绍。 Flyback(单端反激)变换器原理图如图1所示。在工作过程中，变压器起了储能电感的作用，实际上是耦合电感，用普通导磁材料作铁芯时，铁芯必须留有气隙，保证在最大负载电流时铁芯不会饱和。Flyback(单端反激)变换器由于电路简单，所用器件少，适于多路输出场合应用。 Flyback(单端反激)变换器有连续导通模式(CCM)和断续导通模式(DCM)两种工作方式。Flyback变换器是耦合电感，对原边绕组的自感来讲，它的电流不可能连续，因为功率晶体管断开后电流必然为零，这时必然在次级绕组的自感中引起电流，故对Flyback变换器来讲，电流连续是指变压器两个绕组的合成安匝在一个开关周期中不为零，与此相反即为电流断续。 当晶体管Q导通时，输入电压加到变压器的初级绕组两端，由于变压器对应的极性，次级绕组下正上负，二极管截止，次级绕组中没有电流流过，负载电流由滤波电容提供。此时只有变压器原边绕组工作，变压器相当于一个电感。 当晶体管Q截止时，原边绕组开路，次级绕组的电压极性上正下负，二极管D导通，导通期间储存在变压器中的能量通过二极管向负载释放，同时向电容充电。此时变压器只有副边绕组工作。 单端反激式变换器就是通过控制晶体管的导通的时间来维持负载上的稳定电压的。 2 电路设计 设计LED电源的主要指标有：1)输入电压为85～265 V;2)输出电压为12 V(误差不超过5%)，输出电流为350 mA(误差不超过5%);3)电源效率为84%左右。 2.1 主电路设计 此电源主电路为反激式变换器。 在输入端串联的电阻月。是限流电阻。由C1，C2，L1，L2组成的EMI滤波器连接于桥式整流电路之后，用于滤除电网干扰，并且抑制设备对电网的干扰。C5连接在高压和地之间，用于滤除高频变压器和电容产生的共模干扰，在国际标准中被称为“Y电容”。C1和C5都被称为安全电容，但是C1用于滤除电网中的串模干扰，在国际标准中被称为“X电容”。 VR1与D5组成钳位电路。在MOSFET导通时，初级线圈电压上正下负，使得D5截止，此时钳位电路不起作用，而在MOSFET有导通到截止的时刻，由高频变压器的漏感产生的尖峰电压会叠加在直流高压和感应电压上，叠加的电压很容易损坏MOSFET，此时钳位电路就可以抑制此尖峰电压，保护开关管。 2.2 输出电路设计 此电路在整流二极管D7两端并联R4和C6以滤除电磁干扰，后面又使用L3和C8、C9组成的π型滤波电路进一步平缓输出电压。 |
