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led開關電源范文第1篇

摘要：根據高可靠性led主要性能要求，分別從防浪涌設計、EMC設計、高頻變壓器設計、主IC選擇等方面提出滿足LED高可靠開關電源的解決方案，根據VIPER22A設計LED開關電源的運用線路圖，繪制PCB版圖，并對關鍵工藝提出解決辦法，最后通過主要參數的測量驗證該產品滿足要求。

關鍵詞：高可靠性；開關電源；節能

中圖分類號：TN312+.8文獻標識碼：B

12V18W LED Switch Power Design

CHEN Tian-rong

（Xiamen Hualian Eiectronics Co.ltd ，Xiamen361006,China）

Abstract: Based on the main driver LED power performance requirements and design from against surge, EMC design, high frequency transformers, IC design, selection of high reliable drive LED switch solutions, according to VIPER22A design the switch power for the LED by the circuit diagram and draw the PCB layout, and the key technology solutions, and finally the main parameters through measuring the products meet the requirements.

Keywords:high reliability；switch power；energy saving

前言

隨著人們生活水平的不斷提高，人們對生存環境質量要求也越來越高，對電器照明產品提出了更高的要求。LED半導體照明產品由于綠色節能，近幾年得到迅速發展，尤其在能源電力緊缺的當前形勢下，高效節能已成為目前各行業發展的追求目標。LED半導體照明已在交通信號、顯示屏等領域廣泛應用，也在背光源、夜景裝飾照明、汽車警示等領域得到迅速發展，特別是近兩年來LED在民用照明領域也開始大有作為。

本產品設計主要為LED夜景裝飾產品設計，作為室外LED夜景產品的電源驅動，且能高可靠地運行，成本低。

1主要技術性能指標要求

額定輸入電壓頻率：180VAC~240VAC 50Hz/60Hz

額定輸出電流：1.5A

額定功率：18W

輸出電壓：12VDC

防水等級：IP65

轉換效率：輸出大于1A時不低于80％

2系統設計與實現

為實現上述技術指標，本項目采用了新型高智能化元器件，減小二次整流器件的損耗，并選用高效功率鐵氧體（Mn-Zn）材料，以提高在高頻率和較大磁通密度（Bs）下獲得高的磁性能，從而實現高頻化。同時采用先進電路技術、防水環氧灌封等技術，使得本項目產品能實現穩定、高可靠、高質量。

2.1防浪涌設計

浪涌對所有的電子設備和數據系統都有潛在的危害。它是隱伏的，不可見的，不可預測的，極端危險并且后果不可想象。實際浪涌的幅值一般較雷擊電流小，但前者可能會造成和后者同樣的損壞。考慮到本產品所處場合為中等暴露程度，選擇瞬變抑制器件。

2.2EMC的設計

（1）濾波器

濾波是一種抑制傳導干擾的方法，在電源輸入端接上濾波器，可以抑制來自電網的噪聲對電源本身的侵害，也可以抑制由開關電源產生并向電網反饋的干擾。電源濾波器作為抑制電源線傳導干擾的重要單元，在系統的電磁兼容設計中具有極其重要的作用。它不僅可抑制傳輸線上的傳導干擾，同時對傳輸線上的輻射發射也具有顯著的抑制效果。在濾波電路中，選用穿心電容、三端電容、鐵氧體磁環，能夠改善電路的濾波特性。適當的設計或選擇合適的濾波器，并正確地安裝濾波器是抗干擾技術的重要組成部分，具體措施如下：

在交流電輸入端加裝電源濾波器，其電路如圖1所示。圖中Ld、Cd用于抑制差模噪聲，一般取Ld為100～ 700μH, Cd取1～10μF。Lc、Cc用于抑制共模噪聲，可根據實際情況加以調整。

所有電源濾波器都必須接地，因為濾波器的共模旁路電容必須在接地時才起作用。接地方法是除了將濾波器與金屬外殼相接之外，還要用較粗的導線將濾波器外殼與設備的接地點相連。接地阻抗越低濾波效果越好。

濾波器盡量安裝在靠近電源入口處。濾波器的輸入及輸出端要盡量遠離，避免干擾信號從輸入端直接耦合到輸出端。

在電源輸出端加輸出濾波器。加裝高頻電容，加大輸出濾波電感的電感量及濾波電容的容量，可以抑制差模噪聲。

（2）變壓器高頻防護

在高頻變壓器的原邊、副邊、開關管的C、E極間以及在輸出整流二極管上加裝RC吸收網絡。

3控制IC的選擇

開關電源使用的IC中設計時選用DIP封裝的VIPER22A，在單電源電壓180~265VAC范圍內，功率處理能力可以達到20W，能滿足設計要求。圖2為VIPER22A內部結構示意圖，采用ST 的IPOWER M0-3 高壓專利技術，利用一個P 型掩埋層的方法，在同一顆芯片上整合了一個專用電流式PWM 控制器和一個高壓功率場效應MOS 晶體管。這種方法可以減少IC元器件的數量，簡化電路板設計，降低系統成本。其一般特性有:（1）自動熱關斷；（2）高壓啟動電流源；（3）防止輸出短路導致擊穿故障的HICCUP模式；（4）保證低負載條件下低功耗的突發模式。

通過圖2可以看出，功率級是由含有一個快速比較器的電流式結構驅動的，驅動電流來自 NMOS sense 和feed-back (FB) 兩個引腳。比較器輸出連接到消隱時間模塊，以確保導通時間最短。只需一個外部振蕩器，即可將開關頻率固定在60kHz，從而不再需要其它的外部組件。其它的內部模塊是內部電源穩壓器和過熱檢測器，前者在VDD 引腳上能夠支持45V，后者在170°C （典型值）時提供熱關斷功能。

該產品的系統控制是一個電流模式結構，在這個結構中，N-MOS 感應電流和FB 電流匯合在電阻器R2 上。電阻R2上的電壓取決于這個電流值的大小，然后，這個電壓值與一個內部固定的參考電壓 (0.23V)比較。比較器的輸出用于驅動場效應MOS 晶體管，因此，開關頻率取決于反饋電流和Id 電流值的大小。在這個應用中，反饋回路的實現方法是通過一個光耦合器利用輸出電壓驅動這個FB 引腳，以保證輸入與輸出之間的絕緣。監視VDD 電壓的是一個磁滯比較器，它能夠管理啟動電流生成器。事實上，只要VDD 電壓值大于VDDON 的電壓值，比較器就會導通，并給VDD 電容器充電。一旦達到這個條件，功率場效應MOS 晶體管就立即開始開關操作。突發模式工作原理是跳過相同的開關周期，以便在負載減弱時降低功耗。

4高頻變壓器的設計

根據線路要求設計反激型脈沖變壓器：

5LED開關電源運用線路圖

根據上述考慮要素以及VIPER22A結構性能，而設計的LED使用開關電源的線路圖如圖4所示。本電路根據需要一個12V電壓1.5A電流輸出,最大功率處理能力是18W。該解決方案的二次側反饋是一個隔離式的逆向拓撲結構。輸出經過TL431(可控分流基準)反饋并將誤差放大，TL431驅動光耦PC817，并通過光耦感應得到反饋電壓，調整電流模式的PWM控制器的開關時間，從而得到穩定的直流電壓輸出，并確保輸入和輸出完全隔離。

6設計PCB板圖

PCB制作時采用單面阻燃紙板，絲印在元件面，如圖5所示。焊點面采用鍍金工藝。尺寸大小：130mm*37mm*1.6mm。

7關鍵工藝的解決

7.1爬電距離設計

為了有效解決由于PCB小型化而造成輸入級間爬電距離不足問題，設計時當爬電距離小于2mm時應加大于1mm鏤空刻槽。如圖6 所示。

7.2散熱

由于本機在考慮設計成本、產品結構以及戶外使用特點。電路中整流二級管需外焊接10mm×20mm×0.6mm銅片加大散熱面積，如圖7所示。主芯片VIPER22A外加8mm×20mm鋁散熱片加大散熱面積，如圖8所示。

7.3灌 封

根據本開關電源的使用室外環境滿足IP65防水等級及內部結構的要求，選用常溫固化8002A/B雙組份環氧樹脂,使用時混合比例A:B=100:20(重量比)。常溫25℃條件下，24hr固化或60℃條件下2hr固化。該環氧樹脂滿足以下要求：(1)能承受冷熱環境交變產生的應力；(2)能承受線路運行時的溫度；(3)能承受短路時的熱應力；(4)樹脂固化時放熱小,適用于澆注。灌注工藝好，灌封后具有粘接性高，收縮率低于0.66%，耐熱性好，價格低廉。體積電阻大在常溫25℃下大于4.6×1014ohm-cm3，表面電阻在常溫25℃下大于1.7×1013ohm，耐電壓在常溫25℃下16~18kV/mm。灌封后，起到防水、防腐蝕、防震等作用，提高整機使用性能和穩定參數。

8參數性能的測試結果

8.1本機產品在額定電壓范圍不同輸入電壓情況下，輸出電流的變化效率的測量結果，如圖9所示。

結論：產品要求本機在正常電流輸出大于1.0A時電源的效率大于80％，本設計滿足要求。

8.2本機產品溫升測試結果如圖10所示。

結論：在25℃下， 本開關電源的溫升為55.5℃-25.0℃=30.5℃，符合要求。

8.3電源端子騷擾電壓測試（檢驗依據：GB17743－1999）

結論：檢驗結果符合GB17743－1999要求。見圖11。

9結束語

本產品經過樣品到大批量生產，中間經過多次優化改進，生產效率高，生產合格率水平達到99％以上，質量穩定。在夜景工程上運用性能穩定，質量可靠性，失效率在千分之二以下，滿足高可靠、節能、防水的設計目標。

參考文獻

［1］張占松，蔡宣三.開關電源的原理與設計［M］.北京:電子工業出版社,2006.

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［5］徐士佐 主編.中小型電源變壓器和電抗器(第二版)［M］.上海:全國電子變壓器行業協會,2007.

[6] 何可人 周小競 徐士佐編著.開關電源變壓器設計工藝和實例［M］. 上海:全國電子變壓器行業協會,2008.

led開關電源范文第2篇

關鍵詞：LED燈具抗干擾 設計

中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：

前言

LED的驅動電源大多采用開關電源，比如正激式隔離開關電源、反激式隔離開關電源、推挽式開關電源、橋式和半橋式開關電源等。本文采用的是反激式隔離開關電源，通過合理的元件選擇、電路設計、補償電路設計，探索提高效率和合理的LED驅動電源的設計方法。

一、驅動電源的電路設計

該驅動電源采用反激式隔離開關電源設計，實現350 mA的恒流輸出，可以驅動12個1 w的大功率LED。電路整體設計如圖l所示，整個電路的工作原理及工作過程是當110～265 V的交流電輸入電路之后經過保險絲F1。和EMI濾波電路之后整流，其中的EMI電路由一個共模電感T1，和兩個X2型電容Cx1和Cx2組成。在輸入端還有一個負溫度效應的熱敏電阻RTl，這是為了防止浪涌電流對后面的器件造成損害，當電源還沒有通電時，熱敏電阻的阻值很大，所以可以起到限制浪涌電流的作用；當電路正常工作后，熱敏電阻由于有電流通過而發熱，導致電阻會變得很小，所以正常工作后，熱敏電阻的功率損耗是很小的。

電流經過整流橋濾波之后再經過CBB電容C1濾波，然后經過功率因數校正電路，使功率因數提高到0.85～0.90之間。之后電流經過初級繞組、開關管Q1和采樣電阻R2和R3到地，這就是電源輸入端的主回路。通過控制主回路的電流實現恒流控制，具體的方法是通過采樣電阻將輸入端的電流信號轉化為電壓信號，反饋到PWM控制芯片的3號引腳調整芯片輸出脈沖的占空比來實現。在主回路上，由于開關管在斷開的瞬間初級繞組的能量無法瞬間釋放而產生很大的尖峰電壓，如果這部分電壓無法釋放將會造成開關管“打火”而燒毀，所以在初級繞組的兩端還要設計尖峰電壓吸收回路，這部分電路由肖特基二極管D4、電阻R4，R4和高壓瓷片電容C3組成。當開關管斷開的時候，二極管D4導通，初級繞組和這部分電路形成了回路，從而實現尖峰電壓的吸收。

電源實現恒流控制的核心是PWM控制芯片OB2532。電阻R1和R2給芯片提供啟動電流。為了提高效率，該電源有一個輔助繞組給芯片供電，輔助繞組的輸出經過整流二極管D5和濾波電容C4之后形成大約20 V的電壓給芯片供電。同時，這個繞組還起到另外一個關鍵的作用——電壓采樣，輸出電壓經過R9和R10分壓之后反饋到芯片的4號引腳。為了使芯片能夠穩定的穩壓，在芯片的5號引腳和地之間串聯一個電容C8作為環路補償。芯片的2號端口是脈沖的輸出端，輸出端與場效應管Q1的柵極連接以控制開關管的導通與截止。輸入電壓經過變壓器變壓之后，經過超快速恢復二極管D6整流之后由電解電容C5濾波再輸出。

在二極管D6上，并上電阻R11和電容C7是由于二極管在電路工作時處在高頻的開關狀態，加上這部分電路可以避免二極管產生振蕩。

該電源電路涉及的主要分電路的設計分述如下：制輸出電流，可以在輸出回路串聯采樣電阻通過光耦反饋實現初級繞組和次級繞組的隔離。

2開關變壓器的選擇與設計

變壓器的設計是開關電源設計的核心，反激式的開關變壓器在電路中起到兩個作用：儲能電感，當開關管導通時，初級繞組開始儲存能量；當開關管截止時，初級繞組儲存的能量通過磁芯傳遞給次級繞組。因此，該設計對于電感主要考慮兩個方面：

一是初級繞組的電感量，這決定了電源的輸出功率，可通過改變繞組的線圈匝數改變電感量；二是各繞組之間的匝數比。在計算這兩個參數的同時，也涉及到電源的輸入功率、輸出功率、效率和開關頻率等問題。該設計的最大占空比為45％。效率預計為85％，輸出功率為40×0.35—14 w，開關頻率為60 kHz，經過理論計算并考慮裕量，本設計初級繞組的電感取1．5 mH。根據測試，變壓器的磁芯系數為：88．7μH，所以有初級繞組的匝數為130匝。

該設計采用的是基于最大占空比的設計方法來確定變壓器匝數比，經過理論計算當電源加到負載的電壓40 V時，再考慮輸出二極管的壓降0.6 V。則變壓器的匝數比為0.45，這里計算出來的結果是匝數比N的最小值。根據電感量的要求，初級繞組已經確定為130匝，則次級繞組的匝數為58．5匝，為了方便繞制，可將匝數取為60匝，匝數比N為0．46，對于反激式開關電源，最大占空比小于50％時，系統是固有穩定的，不用增加補償電路。

3功率因數校正電路

由于LED驅動電路中采用電感和電容等元件，引起相位漂移，所以功率因數比較低，一般不會超過0．6。提高功率因數不僅可以減少線路的損耗，還能減少電源產生的高次諧波對電網的污染，提高供電的質量。該設計采用的“填谷電路”(又稱平衡半橋補償電路)就是無源校正電路中典型的一種，電路原理如圖3所示。

該電路中的電容C1和C2采用10μF／400 V的電解電容，兩電容參數相同，通過電容的充放電作用，能夠增加導通角，在正半周期可以將導通角擴展到30O～150O，在負半周期可拓展到210O～330O。因此通過該電路可以將功率因數從0.6提高到0.85～0.9。

二、驅動電源電路的PCB設計

一個開關電源的工作性能與電路原理的設計、元件的使用有直接的關系，但是該電源是否能正常工作，PCB的設計也是一個關鍵點。在合理的原理設計的基礎上，作品最終的性能好壞取決于它的布線。不可避免的，PCB的走線會產生一系列的寄生參數，在PCB設計的時候要想辦法減小這些參數。同時，開關電源的一些器件會產生熱量，因此在PCB設計的時候也要考慮到散熱問題。

EMl(電磁干擾)不僅會干擾無線電系統，還會造成其他設備故障。要減小EMI，首先要確定哪個位置可能會成為EMI源。對于一個開關電源，EMI源的中心就是場效應管，因為它處于快速的導通截止狀態，因此存在尖的邊沿，含有高頻分量。如果高頻型號太強，可以在場效應管的柵極串聯一個電阻，電阻一般在10～100Ω的范圍。當開關導通和截止時，這個電阻可以降低柵極充電的速度，使高速開關波形邊沿變陡，高頻諧波含量減小。該設計采用了一個100 Ω的貼片電阻串聯在場效應管的柵極和PWM芯片的脈沖輸出端之間。在PCB布局的時候，開關電流的路徑要盡量保持簡短。另外，還要遠離低頻的元件，比如采樣電阻。

另一個會產生EMI的位置是尖峰電壓的吸收電路。在開關管斷開的瞬間，由于初級繞組的電流不能突變，所以會產生一個尖峰電壓。該設計對這部分電路的處理時盡可能地將這部分和其他EMI源靠近。如圖4所示，尖峰電壓吸收電路由D4，R4，R5，C3組成，R8和Q1的柵極之間就是開關電流的路徑，這部分的布局比較緊湊，就是為了減小EMI的影響。

在本電源中，可能會產生較大熱量的是場效應管、輸出端的整流二極管、尖峰電壓吸收電路。其中，場效應管的熱量比較大，所以采用散熱片給它散熱。其他部分主要是通過大面積的覆銅來散熱。該設計采用貼片元件和插件元件結合的方式，主要是考慮到實際應用中，要盡可能地減小電源的體積，通過貼片元件和插件結合的方式可以將體積縮小1／2以下，主要是因為體積最大的變壓器所在位置的底層可以焊接很多元件。同時，通過這種方式也給布線帶來很大的方便。

結束語

本文給出了一種大功率LED恒流驅動電源的設計方案，該方案包括了涉及到的元器件選擇、總體電路設計、關鍵電路設計、開關電源變壓器的參數設計、電源的PCB設計等。經過實際電路運行測試，本電源在通電之后輸出參數正常。

參考文獻

【1】. 蘇信華.SU Xin-hua 可提高影像刷新率及低電磁干擾的高灰度LED驅動芯片[期刊論文]-現代顯示2007(10)

【2】. 王其洋 LED點光燈在某工程實例中的應用及安裝檢修注意事項[期刊論文]-建筑安全2010,25(2)

led開關電源范文第3篇

【關鍵詞】開關電源;維修隨著電力電子技術的高速發展，電力電子設備與人們的工作、生活的關系日益密切，而電子設備都離不開可靠的電源，進入80年代計算機電源全面實現了開關電源化，率先完成計算機的電源換代，進入90年代開關電源相繼進入各種電子、電器設備領域，程控交換機、通訊、電子檢測設備電源、控制設備電源等都已廣泛地使用了開關電源，更促進了開關電源技術的迅速發展。

開關電源是利用現代電力電子技術，控制開關晶體管開通和關斷的時間比率，維持穩定輸出電壓的一種電源，有兩種主要的工作方式：正激式變換和升壓式變換，盡管它們各部分的布置差別很小，但是工作過程相差很大，在特定的應用場合下各有優點。開關電源一般由脈沖寬度調制（PWM）控制IC和開關器件（MOSFET、BJT等）構成。

開關電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點上，反而高于開關電源。隨著電力電子技術的發展和創新，使得開關電源技術在不斷地創新，這一成本反轉點日益向低輸出電力端移動，這為開關電源提供了廣泛的發展空間。

開關電源產品目前廣泛應用于工業自動化控制、軍工設備、科研設備、LED照明、工控設備、通訊設備、電力設備、儀器儀表、醫療設備、半導體制冷制熱、空氣凈化器，電子冰箱，液晶顯示器，LED燈具，通訊設備，視聽產品，安防，電腦，數碼產品和儀器類等領域。

開關電源電路的故障診斷與維修也越來越重要，這里簡單介紹一下維修過程和注意事項。

（1）修理開關電源時，首先用萬用表檢測各功率部件是否擊穿短路，如電源整流橋堆，開關管，高頻大功率整流管；抑制浪涌電流的大功率電阻是否燒斷。再檢測各輸出電壓端口電阻是否異常，上述部件如有損壞則需更換。

（2）第一步完成后，接通電源后還不能正常工作，接著要檢測功率因數模塊（PFC）和脈寬調制組件（PWM），查閱相關資料，熟悉PFC和PWM模塊每個腳的功能及其模塊正常工作的必備條件。

（3）然后，對于具有PFC電路的電源則需測量濾波電容兩端電壓是否為380VDC左右，如有380VDC左右電壓，說明PFC模塊工作正常，接著檢測PWM組件的工作狀態，測量其電源輸入端VC，參考電壓輸出端VR，啟動控制Vstart/Vcontrol端電壓是否正常，利用220VAC/220VAC隔離變壓器給開關電源供電，用示波器觀測PWM模塊CT端對地的波形是否為線性良好的鋸齒波或三角形，如TL494 CT端為鋸齒波，FA5310其CT端為三角波。輸出端V0的波形是否為有序的窄脈沖信號。

（4）在開關電源維修實踐中，有許多開關電源采用UC38××系列8腳PWM組件，大多數電源不能工作都是因為電源啟動電阻損壞，或芯片性能下降。當R斷路后無VC，PWM組件無法工作，需更換與原來功率阻值相同的電阻。當PWM組件啟動電流增加后，可減小R值到PWM組件能正常工作為止。在修一臺GE DR電源時，PWM模塊為UC3843，檢測未發現其他異常，在R（220K）上并接一個220K的電阻后，PWM組件工作，輸出電壓均正常。有時候由于電路故障，致使VR端5V電壓為0V，PWM組件也不工作，在修柯達8900相機電源時，遇到此情況，把與VR端相連的外電路斷開，VR從0V變為5V，PWM組件正常工作，輸出電壓均正常。

（5）當濾波電容上無380VDC左右電壓時，說明PFC電路沒有正常工作，PFC模塊關鍵檢測腳為電源輸入腳VC，啟動腳Vstart/control，CT和RT腳及V0腳。修理一臺富士3000相機時，測試一板上濾波電容上無380VDC電壓。VC，Vstart/control,CT和RT波形以及V0波形均正常，測量場效應功率開關管G極無V0 波形，由于FA5331（PFC）為貼片元件，機器用久后出現V0端與板之間虛焊，V0信號沒有送到場效應管G極。將V0端與板上焊點焊好，用萬用表測量濾波電容有380VDC電壓。當Vstart/control 端為低電平時，PFC亦不能工作，則要檢測其端點與相連的有關電路。

總之，開關電源電路有易有難，功率有大有小，輸出電壓多種多樣。只要抓住其核心的東西，即充分熟悉開關電源的基本結構以及PFC及PWM模塊的特性，它們工作的基本條件，按照上述步驟和方法，多動手進行開關電源的維修，就能迅速地排除開關電源故障，達到事半功倍的效果。

開關電源的維修可分為兩步進行：

斷電情況下，“看、聞、問、量”。

看：打開電源的外殼，檢查保險絲是否熔斷，再觀察電源的內部情況，如果發現電源的PCB板上有燒焦處或元件破裂，則應重點檢查此處元件及相關電路元件。

聞：聞一下電源內部是否有糊味，檢查是否有燒焦的元器件。

問：問一下電源損壞的經過，是否對電源進行違規操作。

量：沒通電前，用萬用表量一下高壓電容兩端的電壓先。如果是開關電源不起振或開關管開路引起的故障，則大多數情況下，高壓濾波電容兩端的電壓未泄放悼，此電壓有300多伏，需小心。用萬用表測量AC電源線兩端的正反向電阻及電容器充電情況，電阻值不應過低，否則電源內部可能存在短路。電容器應能充放電。脫開負載，分別測量各組輸出端的對地電阻，正常時，表針應有電容器充放電擺動，最后指示的應為該路的泄放電阻的阻值。

通電后觀察電源是否有燒保險及個別元件冒煙等現象，若有要及時切斷供電進行檢修。

測量高壓濾波電容兩端有無300伏輸出，若無應重點查整流二極管、濾波電容等。

測量高頻變壓器次級線圈有無輸出，若無應重點查開關管是否損壞，是否起振，保護電路是否動作等，若有則應重點檢查各輸出側的整流二極管、濾波電容、三通穩壓管等。

led開關電源范文第4篇

圖1 直流驅動LED光源的系統應用方案

Abstract: as a green, energy-saving LED light source, save electricity, the long life of the fourth generation lighting lamps, and rise of the controversial, the rapid development of the raging fire. The current LED light source is the low voltage (VF = 2.8-3.6 V), large current (IF = 200-1500 mA) of the job of semiconductor devices, should provide appropriate dc to normal light. Direct current (DC) drive LED light source the light technology have more and more mature, because we use the power is the daily lighting: the high voltage AC (AC100 ~ 220 V), so must use antihypertensive technology to get a low voltage, commonly used is transformer or switch power supply step-down, then will exchange (AC) transform into direct current (DC), to transform into a constant DC current source, can urge LED light source to shine. So dc drive LED light source system application solutions is necessarily: transformer + rectifier (or switch power supply) + constant current source (figure 1). LED lamps is bound to have the space to put this module, but to E27 standard snail mouth for the lamps and lanterns of space is very limited, and it is difficult to relocate. Whether through rectifier transformer + switching power supply or blood pressure, the system will have a certain amount of loss, DCLED in ac/dc about transformation between 15% to 30% of the electric power be loss, the efficiency of the system hard to do more than 90%. If can exchange (AC) direct drive LED light source to shine, and system application plan will greatly simplified, the efficiency of the system will be very easily above 90%.

關鍵詞：LED照明LED驅動技術AC LED驅動

Keywords：LED lighting, LED driving technology, AC LED drive

中圖分類號：TU85文獻標識碼：A文章編號：

AC LED驅動技術的現狀

1、AC LED驅動發展概況

韓國漢城半導體公司即如今的首爾半導體早在2005年已發明可以用交流直接驅動使其發光的ACLED，其次是美國III-N Technology（3N）發明的單芯片交流發光二極管（AC LED），是首屈一指的大規模商業化生產的交流發光二極管產品。

2008年，臺灣“工業技術研究院”也完成可產業化生產并有實際應用系統方案的AC LED產品，可直接插電于60Hz或更高頻率的AC 110V交流壓使其交流發光，應用于指示燈、霓虹燈、低瓦數照明燈，能有效解決現有 LED 無法直接在交流源下使用，造成產品應用成本較高的缺點。

繼On Chip AC LED技術于今年年中獲美國100大科技研發獎R&D 100 Award肯定后，工研院（ITRI）結合國內LED中下游產業，包括晶電（Epistar）、光寶（Lite On）、福華（Forward）、鼎元（Tybtek）等19家廠商組成“AC LED應用研發聯盟”。

現在全世界只有美國、韓國與中國臺灣有此技術，臺灣工研院開發出白光、藍光及綠光AC LED的制程技術，不僅與國際同步，也是全球領先者之一。

2、AC LED驅動技術特點

1）壽命長

使用傳統直流驅動的LED燈具，由于驅動變換器壽命比LED光源本身短，故目前很多LED燈具壞掉，并不是LED光源壽命已盡，而是LED燈具使用的交直流轉換器先壞掉了。AC LED由于不需要驅動變換器，因此燈具壽命延長至LED壽命，遠高于傳統燈具壽命。

2）體積小

AC LED在家用電力上的方便性，不需要像DC LED一樣另外得幫燈具裝上一個交流轉直流的轉換器，不但節省了驅動變換器的成本，也節省了驅動變換器所需的體積。

3)效率高

傳統的LED驅動方式，無論是經由變壓器+整流或是開關電源降壓，系統都會有一定量的損耗，DC LED在交流、直流之間轉換時約15%～20%的電力被損耗，而AC LED由于省掉了驅動變換器，交流輸入可以加到AC LED兩端，因此理論上電源效率為100%。

AC LED驅動的工作原理

AC LED驅動的工作原理如圖2所示。

圖2 AC LED驅動的工作原理

將多只LED芯片組合成整流橋，每個橋臂上的LED芯片數量相等，再將一串LED接在整流橋輸出端作為負載。

在交流正半周，藍色通路表示電流流動方向，LED1、LED5、LED4導通發光；在交流負半周，綠色通路表示電流流動方向，LED2、LED5、LED1導通發光。橋臂上的4串LED交替導通發光，中間作為負載的一串LED始終導通發光。

三、AC LED驅動技術目前存在問題及解決辦法

1、光效低、可靠性低、功率因數低、最佳工作電壓范圍窄是目前AC LED存在的問題主要。

1）光效低

由于ACLED的橋臂是兩、兩交替導通，以構成4個橋臂的LED數量為80只為例，在50Hz的交流輸入下，每個半周只有160只LED導通，假設LED完全導通，實際功率僅為9.6W，是實際可達到功率的一半。因此，如果按照320只LED計算光效的話，實際輸入功率僅為額定功率的1/2，因此，光效較低。

2）可靠性低

適用于220V交流輸入的整流橋，其反向耐壓通常為600V、800V，分別針對不同可靠性要求的使用場合。

為了使LED能夠導通，就要降低橋臂LED串聯數量，而數量的減少，就帶來反向耐壓的降低。如果按照300V反向耐壓設計LED橋臂，雖然LED可以完全導通，但是電路承受浪涌電壓的能力大幅下降，LED被反向擊穿，可靠性大幅降低。

3)功率因數低

LED具有導通閾值電壓，只有當輸入電壓大于閾值電壓后，LED才導通，以1W大功率LED為例，其V-I曲線如圖3所示。

圖3 1W LED的V-I曲線

由圖3可知，標稱3.2V的1W LED其導通電壓為2.7V左右，假設AC LED的橋臂有40只LED構成，則其總閾值電壓為：2*40*2.7=216V。也就是說，只有輸入電壓大于216V時，LED才導通（如圖4所示）。

圖4 AC LED導通波形

由于導通閾值電壓的存在，AC LED的功率因數較低，只有0.7左右，無法達到＞0.9的規范要求，且總諧波含量（THD）也較高。當建筑物中大量使用AC LED時，會對電網注入極大地噪聲干擾；同時，由于功率因數低，會使電網中線流過較大電流，降低了供電系統的安全性和可靠性。

2、解決辦法：

1)提高反向耐壓；

2)增加PFC電路；

3)穩定工作電壓。

四、總結

AC LED驅動技術剛剛步入成長期，目前在發光亮度、功率等方面還不夠理想，但ACLED的應用簡便、無需變壓轉換器和恒流源，以及低成本、高效率已顯現強大的生命力。AC LED的技術在飛躍發展，要不了幾年，高亮度、大功率、低成本的產品將大量面世。

參考文獻:

[1]沙占友.LED照明驅動電源優化設計第一版.

[2]周志敏.開關電源驅動LED電路設計實例第二版.

led開關電源范文第5篇

TOPSwitch-FX系列單片機電源集成電路，可廣泛應用于各種通用及專用開關電源、待機電源、開關電源模塊中。

一、能進行外部限流的12V、30W開關電源

由TOP234Y構成12V、30W高效開關電源的電路如圖1所示。其交流輸入電壓范圍是AC85～265V，滿載時電源效率可達80%。交流電壓u依次經過電磁干擾（EMI）濾波器（C10，L1）、輸入整流濾波器（BR，C1）獲得直流高壓UI。UI經過R1和R2分壓后接M端，能使極限電流隨UI升高而降低。R1可提供電壓前饋信號，當UI偏高時能自動降低最大占空比，以減小輸出紋波。R2為電流極限設定電阻，所設定的Ilimit≈0.7Ilimit=0.7×1.5A=1.05A，略高于低壓輸入時的峰值電流Ip值。這里將系數取0.7是考慮到TOP234Y在寬范圍輸入時，最大連續輸出功率Pom=45W,而實際輸出功率P'om=30M，即P'om/Pom=30/45=0.67≈0.7。采用這種設計方法允許高頻變壓器選用尺寸較小的磁芯，通過增加初級電感量Lp來降低TOP234Y的功耗，并防止出現磁飽和現象。此外，由于采用了降低Dmax的電壓前饋技術即使輸入電壓UI和初級感應電壓UOR較高，開關電源也能正常工作。它允許使用成本的R，C，VD型漏極鉗位電路（R3，C7，VD1），以替代價格較高的TVS（瞬態電壓抑制器）、VD型鉗位電路，用于吸收在TOP234Y關斷時由高頻變壓器漏感產生的尖峰電壓，對漏極起到保護作用。

    次級電壓經過VD2，C2，C3，L2和C4整流濾波后，獲得+12V、2.5A的穩壓輸出。為減小整流管的損耗，VD2采用MBR1060型10A/60V肖特基二極管。C9和R7并聯在VD2兩端，能防止VD2在高頻開關狀態下產生自激振蕩（振鈴）。當開關電源空載時，TOPSwitch-FX能采用跳過周期的方式進一步降低最大輸出占空比，使得Dmax<1.5%，因此，在輸出端無須接假負載，這樣還可降低空載或待機狀態下的功耗。

該電源采用帶穩壓管的光耦反饋電路。IC2為LTV817A型線性光耦合器。VDZ采用1N5240C型穩壓管，其穩定電壓Uz=10（1±0.02）V。光耦中LED的正向壓降UF≈1V.輸出電壓由下式確定：

Uo=Uz+UF+UR4

現將其穩壓原理分析如下：當由于某種原因致使Uo，Uo>U2+UF+UR4時，所產生的誤差電壓Ur'=Uo-（Uz+UF+UR4）就令LED的IF，經過光耦后，接收管的IE，使得控制端電流Ic，而占空比D，導致Uo，為而實現了穩壓目的。反之，UoIFIEIcDUo，同樣起到穩壓作用。

1N5240C的穩定電流典型值為20mA，取R4=150Ω時只能供給6.7mA的電流，進一步增加電阻值會受到LED工作電流IF（通常為3.5～7mA）的限制。為此，另由電阻R6提供13.3mA的工作電流，使VDz的穩定電流Iz=3.7mA+13.3mA=20mA，其穩壓特性也得到了改善。反饋繞組電壓經過VD3和C6整流濾波后，產生12V的反饋電壓，經過IC2給TOP234Y的控制端提供偏壓。C5是旁路電容，它還與R5構成控制環路的補償電路。

二、多路輸出的35W機頂盒開關電路

具有5路輸出的35W機頂盒開關電源電路如圖2所示。這5路電壓分別為：Uo1(+30V,100mA)，Uo2(+18V,550mA)，Uo3(+5V，2.5A)，Uo4（+3.3V，3A），Uo5(-5V,100mA)。其中，+5V和+3.3V作為主輸出，其余各路均為輔輸出。當交流輸入電壓u=220(1±0.15)V時，總輸出功率達38.5W；若采用寬范圍電壓輸入（u=85～265V AC）,總輸出功率就降成25W，可用作機頂盒（Set-top Box）、錄像機（VCR）、攝錄像機（CVCR）和DVD中的開關電源。該電源采用3片IC：TOP233Y（IC1），光耦合器LTV817A（IC2）；可調式精密并聯穩壓器TL431C（IC3）。為減小高頻變壓器體積和增強磁場耦合程度，次級繞組采用了堆疊式繞法。由R4和C14構成的吸收回路可降低射頻噪聲對電視機等視頻設備的干擾。必要時還可將開關頻率選擇端（F）改接控制端（C），選擇半頻方式，以進一步降低電視機對視頻噪聲的敏感程度。

R6，R7和R8為比例反饋電阻，使5V和3.3V電源按照一定的比例進行反饋，這兩路輸出的負載調整率均可達±5%。R9和C16構成TL431C的頻率補償網絡。C17為軟啟動電容，取C17=22μF時可增加4ms的軟啟動時間，再加上本身已有10ms的軟啟動時間，總共為14ms。其余各路輸出未加反饋，輸出電壓均由高頻變壓器的匝數比來確定。因-5V電源的輸出功率很低，現通過電阻R2和穩壓管VDz2進行電壓調節。R9是+30V輸出的假負載，它能降低該路的空載及輕載電壓。鑒于5V，3.3V和18V電源的輸出功率較大，三者都增加了后級LC濾波器（L3和C9，L4和C11，L2和C7），以減小輸出紋波電壓。

TOP233Y具有頻率抖動特性，這對降低電磁干擾很有幫助。另外，再合理地選擇安全電容C15和EMI濾波器（C6，L1）的元件值，就能使開關電源產生的電磁輻射達到CISPR22（FCCB）國際標準。將C15的一端接U1的正極，能把TOP233Y的共模干擾減至最小。須要指出，C15和C6都稱作安全電容，區別只是C15接在高壓與地之間，能濾除初、次級耦合電容產生的共模干擾，在IEC950國際標準中稱之為“Y電容"。C6則接在交流電源進線端，專門濾波電網線之間的串模干擾，被稱作“X電容”。

為承受可能從電網線竄入的雷擊電壓，在交流輸入端還并聯只標稱電壓U1mA=275V的壓敏電阻器VSR。U1mA表示當壓敏電阻器上通過1mA的直流電流時，元件兩端的電壓值。

三、5V和3.3V輸出的17W PC待機電源