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LED驱动器开关电源

2019年05月30日 16:44 lq 作者: 用户评论(0

LED 具有高效、长寿命、低功耗、安全等优点,已被广泛应用于城市景观装饰、交通车站和商业广告等公众设施。 近年来,随着单晶单管L ED 的输出功率、发光效率以及高功率封装技术的不断发展,使LED 作为一般照明具有广泛的应用前景。

然而,LED 的输出光流明数和波长同PN 结的温度以及电流密切相关。 常规的驱动电路,如电容降压电路和开关稳压电路,将引起LED 的提前老化,不能有效满足LED 照明驱动的要求。

一:LED驱动器开关电源介绍

LED驱动器在LED灯具中的核心,质量的好坏直接影响LED是否正常工作。LED驱动器也是属于开关电源,LED驱动器开关电源的典型电路是单端反激式。所谓的单端是指高频变换器(7)的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧。所谓的反激,是指当开关管(6) 导通时,高频变压器(7)初级绕组的感应电压为上正下负,次级整流二极管(10)处于截止状态,在初级绕组中储存能量。当开关管(6)截止时,变压器(7)初级绕组中存储的能量,通过次级绕组及 整流管(10)和电解电容(11)滤波后向LED灯输出直流电压。

单端反激式LED驱动器开关电源的输出功率一般为0.5-100W,可以同时输出不同的电压,且有较好的电压调整率。

LED驱动器开关电源

LED驱动器开关电源电路方框图

二:LED驱动器开关电源电路结构

LED驱动器开关电源的主要电路是由保险管压敏电阻、电磁干扰LC滤波器(也称EMI)、整流滤波电路、脉宽调制PWM控制器电路、输出整流滤波电路、输出取样反馈恒流电路等组成。

三:电子元器件对应数字标号作用讲解

1、输入电路防浪涌和防雷防短路电路

在L火线部分串联保险管和负温度系数热敏电阻器(NTC),型号如NTC 8D-9(10Ω,直径9MM),热敏电阻一般都是低阻值的几欧到10几欧,,主要起防浪涌作用,也可以不用。保险管一般是管状的,上图电源因空间有限,因此选用小体积的盒式保险管。一般在保险管后面还会在电路上并联蓝色压敏电阻,如7D471(直径7MM,电压470V)、10D471(直径10MM,电压470V)等,当雷电产生瞬间突波电压出现,超过压敏电阻之崩溃电压时,该压敏电阻之阻抗变低为几个欧姆左右,促使保险管过流熔断,从而保护和断开电路。保险管、压敏电阻在安规认证中属于重要管控器件,使用时要选用有安全认证证书的。

2、电磁干扰LC滤波器(也称EMI)

由2个黄色安规电容(也称X2电容,为金属化聚丙烯膜抗干扰薄膜电容器)、滤波电感组成的π型滤波网络,主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制,防止对电源干扰,同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。安规电容在安规认证中属于重要管控器件,使用时要选用有安全认证证书的。在测试认证中,较好的滤波器设计,才能通过电磁兼容EMC中的传导干扰。

3、输入整流

将正负变化的交流电变成单向变化的直流电。上图用的是整流桥椎,如KBP307(3A1000v)。

4、高压滤波电路

将变化的电压波形平滑成波动较小的直流电压波形。一般用的是电解电容,上图电源是单极PFC电路,用CBB聚丙烯电容,如104/630V。

5、RCD尖峰脉冲吸收电路

场效应管(MOS管)高速开关截止瞬间,变压器初级电感与分布电容之间形成谐振,并且初级电感也会产生的反向电动势,能量积聚产生较高的尖峰脉冲,有可能击穿效应管开关管。RCD尖峰脉冲吸收电路作用就是阻止和抑制较高的尖峰脉冲,保护效应管开关管的安全。

LED驱动器开关电源

6、场效应管(MOS管)

LED驱动器开关电源通过控制芯片来控制场效应管(MOS管)进行高速的导通与截止,将直流电转化为高频率的交流电提供给变压器进行变压,从而产生所需要的安全隔离电压。场效应管(MOS管)作为开关管承受的最大反向电压是电路工作电压值的两倍,工作频率在20-200kHz之间。在220V输入电压时,开关管的耐压一般要大于650V以上。

7、变压器:转换过程是:电-磁-电储存能量,产生需要的输出电压,初级(原边)、次级(副边)隔离。

变压器两级间电气间隙≥8.0mm以上。变压器的绕组和屏蔽层设计对电磁兼容EMC中的辐射干扰影响很大。

8、光电光耦

在LED驱动器开关电源电路中的主要作用,是起到开关电源变压器的初级和次级之间的被测量电压的控制信号光电传输,与初级PWM控制芯片实现光电隔离的信号反馈。高压与低压不直接连通,实现了安全隔离,保护人身安全。在安规认证中属于重要管控器件,使用时要选用有安全认证证书的。在实际应用中光电光耦器一般型号是PC817。

9、Y2电容

一般接在高压地和低压地,一般用101-682(100P-6800P)。作用是抑制高频干扰,Y2电容对电磁兼容EMC中辐射干扰的改善有帮助,尤其对100MHZ频段作用大。

10、输出整流二极管

将正负变化的交流电变成单向变化的直流电。

11、低压滤波电路

将变化的电压波形平滑成波动较小的直流电压波形。

12、取样电阻

将输出电压和电流的变化以压降形式反馈到控制电路识别和处理。根据恒流电流大小来选阻值。

13、LED驱动器开关电源控制芯片

如L6561,UC3842,UC3843等。

14、表示高压和低压完全隔离,电路靠磁电耦合实现电压传输。高压(一次侧)低压(二次侧)电气间隙(

也称空间距离)。在安规要求上有规定的,一次侧对二次侧≥6.4mm。

LED驱动器开关电源

LED驱动器开关电源电路铜箔面实物图

15、取样反馈:将输出电压的变化反映到控制电路,以便采取相应的措施保证输出电压或输出电流在规定的范围内。

LED开关电源常见故障总结

保险丝熔断

LED开关电源在平时的运行过程中,最常见的电源故障,就是保险丝熔断。一般情况下, 开关电源内部的保险丝发生熔断,则说明电源的线路发生了某些问题。由于开关电源往往会工作在高电压、大电流的状态下,电网电压的波动、浪涌都会引|起电源内电流瞬间增大而使保险丝熔断。在发生保险丝熔断问题后,我们应当重点检查电源输入端的整流二极管、高压滤波电解电容、逆变功率开关管等,检查一下这此元器件有无击穿、 开路、 损坏等。如果确实是保险丝熔断,应该首先查看电路板上的各个元件,看这些元件的外表有没有被烧糊,有没有电解液溢出,如果没有发现上述情况,则用万用表测量开关管有无击穿短路。需要特别注意的是,切忌不可在查出某元件损坏时,更换后直接开机,这样很有可能由于其它高压元件仍有故障又将更换的元件损坏,一定要对上述电路的所有 高压元件进行全面检查测量后,才能彻底排除保险丝熔断的故障。

无直流电压输出或电压输出不稳定

LED开关电源在实际应用的过程中,还有一类问题是容 易出现的,那就是无直流电压输出,或者是出现电压输出不稳定的情况。在检查的过程中,如果发现电源的保险丝是完好的,那么在有负载情况下各级直流电压无输出,这种情况主要是以下原因造成的:电源中出现开路、短路现象;过压、过流保护电路出现故障;辅助电源故障;振荡电路没有工作、电源负载过重等等。在用万用表测量次级元件,排除了高频整流二极管击穿、负载短路的情况后,如果这时输出为零,那么基本上可以肯定是电源的控制电路出了故障。若有部分电压输出说明前级电路工作正常,故障出在高频整流滤波电路中。高频滤波电路主要由整流二极管及低压滤波电容组成直流电压输出,其中整流二极管击穿会使该电路无电压输出,滤波电容漏电会造成输出电压不稳等故障。用万用表静态测量对应元件即可检查出其损坏的元件。

电源负载能力差

在LED开关电源的实际应用过程中,电源负载能力差也同样是一个非常 常见的故障,一般都是出现在老式或工 作时间长的电源中。造成负载能力下降的主要原因是电源内部各元器件老化,开关管的工作不稳定,没有及时进行散热等。一旦发现负载能力下降问题,工程师应重点检查稳压= _极管是否发热漏电,整流二极管损坏、高压滤波电容损坏等。

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( 发表人:李倩 )

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