LED日光灯的LED光源灯条电源驱动方案有很多种,目前非隔离方案因其效率高、体积小、成本低而占主流,而用PWMLED驱动控制器来做LED日光灯驱动电源的又占绝大多数。事实上传统的荧光日光灯都是非隔离方案。
以AC176V~264V全电压输入为例,采用BP2808为主芯片来设计负载为小功率多颗LED光源多串、多并的LED日光灯时,整个系统方案的设计方框图如图1所示。全电路由抗浪涌/雷击保护、EMI滤波、全桥整流、无源功率因素校正(PPFC)、启动电压(包括前馈补偿、开机后的馈流供电、驱动变软)、恒流补偿、PWM控制、源极驱动、LED光源阵列,以及采样电阻、Toff时间设定、储能电感、续流二极管等各部分组成。
图3-24 LED日光灯系统方案设计框图
采用BP2808为主芯片用来设计负载为小功率多只LED光源多串、多并的LED日光灯。LED光源阵列设计为0.06W白光LED(SMT或草帽灯)24只串联,12串并联的方案,驱动288只小功率LED,总功率18W。全电压18W的LED日光灯开关恒流源的设计电路如图3-25所示,其各部分的功能如图中汉字所标注。图中抗雷击和EMI滤波组成EMC电路,馈流供电是利用已经做在芯片内部的整流二极管来实现的。
图3-25 18W的LED日光灯系统方案设计电路图
从AC220看进去,交流市电入口接有1A熔断器F1和抗浪涌、雷击的压敏电RZ1之后是EMI滤波器,由Ld1、Lc1和Cx1、Cx2组成;DB1是全桥整流器,内部是4个高压硅二极管;CE1、CE2、R10、D2~D4组成无源功率因数校正电路;BP2808芯片由R15、R16启动电阻降压经R17、C3,前馈补偿,并由Dz1、C2、R18与BP2808内部电路组成专利的恒流补偿电路稳压后给BP2808控制电路供电,系统启动后由于控制电路本身静态电小,以及芯片内部存在从OUT到VCC的馈流二极管可向BP2808提供工作电源,此时电阻R15~R17上通过的电流将大大降低,因而总的系统功耗也大大降低,系统效率得到明显提高。(www.xing528.com)
传统的高压差供电通路中为了将整流后的直流高压降至PWM芯片所需要的低压工作电压,采用低阻大功率电阻降压,器件发烫,自耗功率很大。由MOS管Q1、D6、Rg、Rt1、Rs1、Rs2与BP2808内部电路组成专利的源极驱动电路,其显著特点是有效降低功耗、提高恒流精度。源极驱动方式的驱动电路使系统消耗电流减少,尤其是减少了传统的高压差供电通路中类似R15~R17上的电流,从而降低了功耗,提高了效率。D6、Rg可使开关开通驱动变软,关断驱动保持较强,既改善EMI,又尽量不牺牲效率与LED光源并联的输出滤波电容CO,用以减少LED光源上的电流纹波。
BP2808的CS端采集电流采样电阻RS1~RS2上的峰值电流,由内部逻辑在单周期内控制OUT脚信号的脉冲占空比进行恒流控制,输出恒流与D5、LM1的续流电路合并向LED光源恒流供电LED光源阵列组合改变时,电阻RS1~RS2的阻值也要随之改变使整个电路的输出电流满足LED光源阵列组合的要求。
PCB板的排列是做好产品的关键,因此PCB板的走线要按电力电子安全规范要求来设计本电路可通用于T8、T10日光灯管,因两管空间大小不同,两块PCB的宽度将不同,要降低所有零件的高度,以便放入T8、T10灯管。下图是T10恒流源板的实物照片,30个组件安装0.8mm厚的环氧单面印制板上。
图3-26 18W的LED日光灯开关恒流源的实物
如果设计AC85~264V全电压输入,又要考虑PFC,可将LED光源阵列设计成0.06W白光LED 12只串联24串并联方案。用BP2808做LED日光灯电源驱动电源设计时,建议输出直流电压小于100V、电流小于600mA。
BP2808还可应用于设计隔离与非隔离的球泡灯、PAR灯、筒灯、嵌灯、庭院灯、防爆灯、洗墙灯、台灯、工作灯、可控硅调光灯等LED光源灯具的驱动电源。非隔离的灯具其设计原理可延用前述LED日光灯应用典型方案设计思路,改变LED光源阵列的排列,可以变换成各种款式、形式多样的LED灯具,针对各种LED灯具对驱动电源的不同要求,可以改变电源的输出特性设计来满足各不相同的需求。如可控硅调光控制就可在应用电路上动脑筋,增加在切相电源中提取导通角信息线路,并根据该信号来控制LED光源的驱动电流,以得到调光的效果。
BP2808的固定TOFF工作模式、100%占空比、芯片工作电流减至0.2mA、效率达92%、恒流精度提高,使其更适用于LED照明灯具的驱动电源的应用。BP2808除继承和吸收国内外同类产品的优点之外,还采用了创新的拓扑结构,芯片设计上有重大的改进,性能更趋完善,特别是恒流补偿与源极驱动两个专利应用电路使BP2808应用更便捷和有效节能。
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