白光LED驱动电路的设计与实现
来源： 作者： 发布时间：2015-03-28 10:56:38 浏览量：2．2．1 电路参数计算和器件选择
参考芯片的使用手册和具体电路要求可以确定芯片的外围器件参数，首先必须确定电路的工作频率。由RT引脚接阻值为226 kΩ～1 MΩ的电阻，设定GATE引脚输出的开关信号频率。该频率的选择与电感L值和开关管性能有关，一般在市电供电条件下，频率选择在25～150kHz。当选择过高频率时，需要的电感值较小，但对开关管的要求很高，此时开关管功耗比低频工作时大很多。试验中，先设置到100 kHz开关频率，在没有散热的情况下MOSFET发热量大，极易烧毁。当频率设置到26 kHz时，计算所得电感很大，在工作状态中电感上消耗过多能量，也不适合电路的高效率工作，所以开关工作频率选50 kHz。
LED的驱动电流设定为0．35 A，根据芯片手册中提供的计算公式可得到RT值为478 kΩ，在设计允许范围内可以使用470 kΩ电阻用作RT，采样电阻RCS=0．62 Ω。
插件电感器 电感L1取值与LED电流的纹波值有关，一般限制纹波系数最大为0．3，电感值的计算公式为
电路驱动了10个LED，其VLEDS为33 V，Vin是经过全波整流和滤波后的峰值电压，其值为310 V，ILED和fs取值同前，代入式(2)计算得到L1=5．6 mH，电路中选用6．8 mH的电感。
MOS管选取了性能优良的删，其最大耐压500V，最大漏极电流5A，导通电阻0.6Ω。二极管选取快恢复二极管BYV26B，其反向耐压VD=500 V，正向平均电流1 A，正向导通压降1．2 V。电容C2作为输出滤波电路实现电压滤波，C2在4.7～33μF的电容中选取，前级的滤波电容C0选择4．7～33μF的极性电容，电容C1使用22μF无极性电容。全波整流桥要求有高耐压和大的过电流，电路中选取DB206S，可耐脉冲高压800V，浪涌电流2 A，满足电路设计要求。
2．2．2 电路效率理论计算参考
整个电路中的主要损耗由功率MOS管、采样电阻、负载LED相连的电感L1、快速二极管以及芯片HV9910B产生。根据文献所提供的相关公式和特定型号的原件参数，可以计算得到该电路的总体功耗PLOSS=PMOS+PDIODE+PINDUCTOR+PIC+PRS=0.032+0.389+0.613+0.31+0.008=1.352 W。
电路输出电功率为Po=33 x0．35=11．6 W，电路的整体转换效率η=11．6／(1．35+11．6)×100％=89.57％。从效率理论计算结果来看，该设计电路性能优良。
3 电路测试
电感器生产 对所设计的PWM开关驱动电路进行电路搭建，并采用数字电压表，交流功率计，示波器等实验仪器对其实物电路的工作状态进行了测试。在电路正常工作情况下，对电路中的2个关键点的电压波形进行测试。
图3为施加到开关器件栅极的PWM开关控制信号波形，其周期为14μs，幅值8 V，占空比8．3％，周期和预设值有一定差距，这主要是电阻RT阻值误差造成的频率设置偏差。图4大功率电感贴片电感器是LED负载中电流的波形。测量过程是在LED负载回路中串入0．5 Ω电阻测量其两端的电压波形，利用电阻的线性特性来反映电流特性。从波形上看，电流按照锯齿波形周期性变化，峰峰值为40 mV，计升压电感算得到其电流纹波为80 mA，输出电流均值为350 mA，经过汁算得到其纹波系数为22.9％。
电路的输入功率PI实测为9．9 W，负载消耗功率Pout为8．7 W，则该电路的转换效率为87．8％，和对电路效率理论计算所得值相近。
经过对电路的关键点波形测量，和对电路功率的实测，得到该电路工作在71 kHz的频率开关状态，工作状态稳定、输出功率大、效率较高。但是电路的输出纹波系数偏高，致使安全工作中LED的发光照度不会达到其最优值，还需要对电路输出滤波部分进一步改进提高。
4 结束语
通过分析了解LED发光性能和电气特性，得到使用恒流电源驱动、串联方式连接LED阵列的驱动要求。在PWM方式开关电路原理的基础上，设计出了基于HV9910B芯片的典型PWM方式开关电路，通过实验测量确定其最佳工作频率，较好地完成了对白光大功率LED的照明驱动。通过理论计算和实际测量，发现开关LED驱动电源有着较为优越的电路转换效率，工作电压范围宽，恒流输出和转换效率超过85％的特点。但是要更安全地驱动白光LED进行日光照明，就需要对开关电路的输出进行更为优秀的滤波处理，使电路的输出纹波更小，电流更平稳。
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