LED 燈的恒流驅(qū)動(dòng)芯片介紹復(fù)習(xí)課程

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。LED 燈的恒流驅(qū)動(dòng)芯片介紹-LED燈的恒流驅(qū)動(dòng)芯片介紹/data/circuitmore.html1LED簡介發(fā)光HYPERLINK/product/file284.html二極管(LED)是一種固態(tài)HYPERLINK/product/searchfile/433.html光源，利用半導(dǎo)體中的HYPERLINK電子和空穴相結(jié)合而發(fā)出光子，每種LED所發(fā)出的顏色取決于光子的能量，而光子的能量又因其制造材料而異。同一種材料的發(fā)光波長很接近，因此每顆LED的顏色都很純正，最常見的一般亮度的LED多是紅色和草

2、綠色。LEDHYPERLINK/product/searchfile/551.html晶粒尺寸小，顏色種類多，使用時(shí)排列方式又有很大的靈活性，這是它比一般光源優(yōu)越的地方;另外，LED與其他光源相比還具有較高的光效和更高的可靠性，供電的方法也比較簡單。因而LED特別適合用作顯示光源。例如，早期LED主要應(yīng)用于各種儀表、室內(nèi)音響、電器面板，或用于資訊和狀態(tài)顯示，如股票看板、活動(dòng)字幕等。隨著LED亮度的逐漸增強(qiáng)，LED也逐漸由室內(nèi)擴(kuò)展到戶外應(yīng)用，例如戶外廣告、交通信號、夜景裝飾照明、道路照明等。目前，LED大多仍限于上述的特殊照明，其缺點(diǎn)是光束較集中，每流明的成本較高，與一般的照明要求尚有一段距離。

3、但世界各國特別是美國和日本都把這種固態(tài)光源看作最具有發(fā)展前景的照明光源，并為研發(fā)應(yīng)用于一般照明的白光LED而投入大量的人力和物力，努力早日使LED應(yīng)用于普通照明，我國也為此制定了中長期的研發(fā)規(guī)劃。與一般的半導(dǎo)體PN結(jié)一樣，LED的正向?qū)▔航惦S導(dǎo)通電流的變化并不大，一般為3.5V左右，正向壓降約有16.6%的離散，如表1所示(資料來源為LuxeonStar的技術(shù)數(shù)據(jù)，表2和圖1也來自該公司的數(shù)據(jù))，不同顏色的LED的導(dǎo)通壓降也不盡相同。表1LED的電特性(電流為350mA、結(jié)溫Tj=25時(shí))表2LED的光特性(電流為350mA、結(jié)溫Tj=25時(shí))各種LED的發(fā)光強(qiáng)度隨其發(fā)光顏色不同而有所差異，

4、如表2所列。其正向壓降VF和光強(qiáng)則隨其電流變化而變化，如圖1所示。從圖1不難看出，LED的照度隨其通過的電流增加而增加，電流大，光輸出及照度也大;但其壓降變化并不大。所以，LED要求采用串聯(lián)供電，而且是恒流的，流經(jīng)管子的電流為定值，以保持穩(wěn)定的光輸出。作為LED的驅(qū)動(dòng)芯片，要求其輸出具有恒流特性，對串聯(lián)的LED供電。圖1LED的正向壓降和照度隨電流的變化曲線在了解了LED的特點(diǎn)和光電參數(shù)之后，我們有選擇地介紹一些恒流驅(qū)動(dòng)LED芯片，本文擬介紹ST公司的芯片HYPERLINK/stock-ic/VIPER12.htmlViper12/22A和我國昂寶公司的3種芯片。這類驅(qū)動(dòng)芯片就其工作原理來說，

5、大同小異，只要弄清楚一種，其他的也不難理解。下面著重介紹一下ST公司的HYPERLINK/stock/V/VIPER.htmlViper12/22A芯片。2LED恒流驅(qū)動(dòng)芯片之一:Viper12/22A芯片Viper12/22A芯片是一種HYPERLINK/product/file411.html開關(guān)HYPERLINK/product/searchfile/1000.html電源芯片，具有恒流輸出特性，主要用來驅(qū)動(dòng)HYPERLINK/product/searchfile/1041.html發(fā)光二極管(LED)，或做HYPERLINK/product/file505.html電池充電HYPERL

6、INK/product/searchfile/695.html適配器、電視機(jī)和監(jiān)視器的備用電源、馬達(dá)控制器的輔助電源等等。2.1Viper12/22A的特點(diǎn)Viper12/22A是一種專用的電流模式PWM控制器，其中含有一個(gè)高壓功率MOS管，同控制器集成在同一塊硅片上，可以不用外接MOS管，共有8條引腳(功能引腳僅為4條)。內(nèi)部的控制線路使芯片具有以下特點(diǎn):(1)采用脈寬調(diào)制，脈寬調(diào)制的開關(guān)頻率是固定的，為60kHz;(2)VDD腳電壓范圍很寬，為938V，能夠適應(yīng)輔助電源的變化，這一點(diǎn)特別適合于充電器的應(yīng)用(在充電時(shí)，電池電壓逐漸上升，輔助電源電壓也隨之變化);(3)在輕負(fù)載下(MOS管漏極

7、電流只有最大極限值IDlim的12%時(shí)，例如幾十毫安)電路進(jìn)入自動(dòng)突發(fā)模式(Automaticburstmode，此時(shí)，為適應(yīng)電路調(diào)整的要求，MOS管開通時(shí)間會(huì)變得很短，以致要丟失幾個(gè)開關(guān)周期才出現(xiàn)脈沖，故稱為突發(fā)模式);而在過壓時(shí)，則工作在打嗝模式(Hiccupmode);(4)采用電流模式控制的脈寬調(diào)制;(5)VDD有欠電壓封鎖功能、且有回差;(6)有過溫、過流、過壓保護(hù)功能，并能自動(dòng)再啟動(dòng);(7)驅(qū)動(dòng)能力:在輸入為195265VAC下，SO8封裝的IC為8W，DIP8封裝的為13W;在輸入為85265VAC下，SO8封裝的IC為5W，DIP8封裝的為8W。用HYPERLINK/stock

8、-ic/VIPER12A.htmlViper12A或HYPERLINK/stock-ic/VIPER22A.htmlViper22A驅(qū)動(dòng)LED時(shí)，根據(jù)LED的功率大小，所能驅(qū)動(dòng)的LED數(shù)量如表3所列。表3Viper12A和Viper22A所能驅(qū)動(dòng)的LED數(shù)量由于每個(gè)管子的導(dǎo)通壓降3.5V，Viper12A和Viper22A的輸出電壓根據(jù)所驅(qū)動(dòng)的LED數(shù)量，可能從最低的3.5V到14V。2.2Viper12/22A的方框圖Viper12/22A的方框圖如圖2所示。Viper12/22A對外部的功能引腳為4條:即VDD、SOURCE(源極)、DRAIN(漏極)、FB。圖2Viper12/22A的方

9、框圖(1)VDD(4腳):IC控制線路的電源，在IC內(nèi)部，由一個(gè)有回差的比較器來監(jiān)控VDD電壓。比較器有2個(gè)閾值:VDDon(典型值為14.5V)，在此電壓下器件開始開關(guān)振蕩，并關(guān)斷啟動(dòng)電流源;VDDoff(典型值為8V)，在此電壓下器件中斷開關(guān)振蕩，并接通啟動(dòng)電流源。(2)SOURCE(源極1、2腳):功率MOS管的源極，電路的接地點(diǎn)。(3)DRAIN(漏極5、6、7、8腳):功率MOS管的漏極，內(nèi)部的高壓電流源也連到此腳，在啟動(dòng)時(shí)，該電流源對VDD腳的外接電容充電。(4)FB(3腳):反饋輸入，其電壓范圍為01V。通過反饋改變流入FB腳的電流及電壓，來調(diào)整MOS管的漏極電流及輸出電流。當(dāng)F

10、B腳電壓為0時(shí)，漏極電流最大，并被限定為最大值IDlim。2.3用Viper12A組成的LED恒流驅(qū)動(dòng)器電路用Viper12A組成的LED恒流驅(qū)動(dòng)器電路如圖3所示。電路的輸出電流為0.35A，輸出電壓為13.514V。圖3Viper12A恒流驅(qū)動(dòng)LED的電路2.3.1電路的工作分析電路各部分的功能如下:交流電壓經(jīng)過防浪涌電流的HYPERLINK/product/searchfile/294.html電阻R1后，由HYPERLINK/product/searchfile/972.html整流橋整流，電容C1濾波，作為Viper12A的MOS管的漏極直流電源，降壓HYPERLINK/product

11、/file340.html變壓器原邊繞組是MOS管的交流負(fù)載，變壓器降壓副邊繞組的電壓，通過二極管VD3整流，C7濾波，輸出直流電壓，加到HYPERLINK/product/file398.html端子1、2，用來驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光。LED的電流由ICViper12A控制器控制，保持為恒定值。變壓器的輔助繞組經(jīng)VD2整流、C4濾波為IC提供電源VDD。為滿足電磁兼容(EMC)要求，采用的濾波電路由HYPERLINK/product/searchfile/426.html共模電感L1及電容C1、C2構(gòu)成;電阻R2及電容C3是變壓器原邊的緩沖網(wǎng)絡(luò)(也稱阻尼網(wǎng)絡(luò))，用以消除變壓器原邊繞組在開關(guān)過程中出現(xiàn)

12、的過電壓，以保護(hù)MOS管。電容C5也是EMC濾波電容，接在輸入地及輸出地之間，以減少對外電路的電磁干擾?？刂齐娏鞯暮懔鬟^程如下:LED的電流由電阻R6檢測，經(jīng)R10加到雙運(yùn)放HYPERLINK/stock_TMS/TMS103.htmlTMS103中一個(gè)運(yùn)放的反相端V2，其同相端V2+則由基準(zhǔn)電壓VREF分壓后提供。加到LED的輸出電壓則由電阻R15、R16分壓加到TMS103的另一個(gè)運(yùn)放的反相端V1，其同相端V1+則直接由基準(zhǔn)電壓VREF提供。2個(gè)運(yùn)放的輸出相“或”后，加到HYPERLINK/product/searchfile/432.html光耦器件HYPERLINK/icstock/2

13、91/H11A817A.htmlH11A817A的發(fā)光二極管的下端，作為反饋輸入，由它控制光耦器件的電流，進(jìn)而控制流入Viper12/22A的FB端的電流，借以調(diào)整IC的輸出脈沖寬度，改變MOS管的漏極電流，從而使Viper12A的驅(qū)動(dòng)具有恒流輸出的特性。有關(guān)反饋腳FB如何控制器件的工作，我們下面將專門加以介紹。2.3.2FB腳對功率MOS管漏極電流的恒流控制作用與普通受輸入電壓控制的PWM不同，F(xiàn)B是受輸入電流控制的，如圖4所示的那樣。圖4是圖3的一部分，圖中還畫出了Viper12A內(nèi)部的有關(guān)部分，以便于說明FB腳的控制作用。由MOS管流出的監(jiān)測電流IS，其大小與MOS管的主電流ID成正比。

14、電流IS與由FB腳送來的反饋電流IFB相疊加，由于MOS管在脈沖控制下流過變壓器原邊的電流是一個(gè)線性上升的電流，所以IS也是一個(gè)線性上升的電流，當(dāng)上升到其峰值，且在IC內(nèi)部電阻R2上產(chǎn)生的電壓和比較器的基準(zhǔn)電壓0.23V相等時(shí)，MOS管關(guān)斷，電流不再增加。此時(shí)有：由此得：由于MOS管的漏極電流峰值IDP與IS成正比，而IS又受IFB控制，所以漏極電流峰值：式(2)表明:IS受IFB控制，IFB越大，則IS越小，MOS管的漏極電流峰值IDP亦越小;反之亦然。當(dāng)VFB=0時(shí)，電流自FB腳流出，IFB=0.23V/R1，MOS管的漏極電流峰值IDP最大，其最大極限值：圖4FB腳的電流控制示意圖在實(shí)際

15、應(yīng)用中，F(xiàn)B腳是連到光耦器件的，如圖4所示，不可能短路到地，漏極電流達(dá)不到式(3)所表示的最大值。但是，當(dāng)光耦關(guān)斷時(shí)(啟動(dòng)或短路)，電容C6上的電壓將非常接近于0V。此時(shí)，漏極電流峰值IDP接近其最大極限值IDlim。上述FB腳的電流IFB控制VFB、進(jìn)而控制MOS管的最大漏極電流峰值的圖解示于圖5中。由圖5可知，IFB愈大，則IDP愈小;反之，IFB愈小，則IDP愈大。當(dāng)IFB為負(fù)值且VFB為0時(shí)，漏極電流峰值IDP為最大，并以IDlim表示之。如果輸出端由于某種原因使LED的電流減少，則送到雙運(yùn)放HYPERLINK/icstock/706/TSM103.htmlTSM103的一個(gè)運(yùn)放的反相

16、端V2的輸入電壓降低，運(yùn)放的輸出將變高，光耦器件的發(fā)光二極管下端電位提高，使流過光耦器件的電流減少，進(jìn)而使IFB電流減小，通過FB腳的控制作用，外接MOS管的漏極電流峰值IDP增加，結(jié)果流過LED的電流上升，進(jìn)而保持其電流為恒定的。反之，如LED的電流由于某種原因有所增加，則由于FB腳的控制作用，外接MOS管的漏極電流峰值IDP減少，也能使流過LED的電流保持恒定。圖5FB腳電流IFB對MOS管漏極電流峰值IDP的控制通過改變圖3中LED的檢測電阻R6的阻值，例如減少為其原來的一半，即R6=0.25，則Viper12A恒流值可以提高為700mA;如R6的阻值減少為原來的1/3，即R6=0.16

17、7，則Viper12A恒流值可以提高為1.05A。以上2種情況分別可以用來驅(qū)動(dòng)3W(Io=700mA)和5W(Io=1.05A)的LED。2.3.3電路中變壓器的設(shè)計(jì)在恒流輸出的電源中，變壓器的設(shè)計(jì)是很關(guān)鍵的。因?yàn)镮C器件可能驅(qū)動(dòng)14個(gè)LED，輸出電壓可能在3.514V之間變化，輸出電壓反射到原邊，從而改變控制電路IC的電源電壓VDD以及MOS管的漏源電壓Vds。在設(shè)計(jì)變壓器時(shí)必須考慮到以下3點(diǎn):(1)VDD在低電壓時(shí)為9V，在過電壓時(shí)，最多為38V;(2)Viper12A的功率為8W;Viper22A的功率為12W;(3)反射到MOS管的漏源電壓等于(NP/NS)Vo，加上輸入直流電壓后，必

18、須低于730V。變壓器的原邊與副邊的匝比應(yīng)根據(jù)外接LED數(shù)目為最大時(shí)設(shè)計(jì)，當(dāng)外接LED減少時(shí)，變壓器的反射電壓亦隨之減少。如按1個(gè)LED進(jìn)行設(shè)計(jì)，則當(dāng)LED增加為4個(gè)時(shí)，變壓器的反射電壓將增加4倍，就有可能超過Viper耐壓的額定值。副邊繞組與VDD輔助繞組的匝比則應(yīng)根據(jù)1個(gè)LED時(shí)、VDD的最低電壓為9V來設(shè)計(jì)。當(dāng)LED增加為4個(gè)時(shí)，VDD亦將按比例增加。根據(jù)以上原則設(shè)計(jì)的變壓器參數(shù)如下:原邊電感為3.25mH，10%;原邊漏電感的典型值為39.9H;原邊繞組與副邊繞組之比為10.117(180圈21圈);原邊繞組與VDD繞組之比為10.283(180圈51圈)。當(dāng)Viper12A/22A導(dǎo)

19、通時(shí)，變壓器的原邊繞組儲存磁能;而當(dāng)Viper12A/22A截止時(shí)，能量將轉(zhuǎn)移到副邊繞組和VDD繞組中，為Viper12A/22A提供偏壓，并為驅(qū)動(dòng)LED燈提供能量。圖3電路的缺點(diǎn)是:電路比較復(fù)雜，需要另加光耦和運(yùn)放，成本也較高。優(yōu)點(diǎn)是不用外接MOS管，占面積小。2.4用Viper22A組成的LED恒流驅(qū)動(dòng)器電路Viper22A的功率稍大，其驅(qū)動(dòng)LED的電路與圖3相似，如圖6所示。這里對電路的工作亦不再過多說明(在變壓器原邊繞組加二極管及HYPERLINK/product/file290.html穩(wěn)壓二極管是為了限制在開關(guān)過程中出現(xiàn)的反峰電壓)，讀者參照圖3，不難了解每個(gè)元件的作用。2.5用V

20、iper22A組成的非隔離型LED驅(qū)動(dòng)電路上述LED供電電路，其輸入的中線和輸出的地線并沒有接在一起，它們是不共地的，通常叫作隔離型電源(IsolatedHYPERLINK/stock-ic/POWER.htmlpowersupply)。LED也可以采用輸入、輸出共地的非隔離電源(Nonisolatedpowersupply)供電。其形式如圖7所示。在這個(gè)電路中，輸入電壓經(jīng)半波整流、EMI濾波電路將直流電壓加到Viper22A的DRAIN腳，而由其源極輸出經(jīng)L2、C6濾波后的直流電壓為LED供電。同時(shí)，輸出電壓還經(jīng)二極管VD3加到VDD端為IC供電。電路中輸入電壓的中線和輸出地接在一起，所以它

21、是一種非隔離電源。由于輸入電壓降壓后直接輸出去驅(qū)動(dòng)LED管，故又稱為降壓型電路。此電路比較簡單，成本較低。稍微改變一下元件參數(shù)，可以得到不同的輸出電壓和電流。它適用于驅(qū)動(dòng)小型的LED顯示器、HYPERLINK/product/file364.html繼電器、AC開關(guān)等。圖6用Viper22A組成的恒流LED驅(qū)動(dòng)器電路圖7輸出為12V、350mA的非隔離型電路Viper22A的輸出為12V、350mA或16V、350mA，Viper12A的輸出為12V、200mA或16V、200mA。同樣的電路還可以輸出1035V的電壓。在了解了LED的驅(qū)動(dòng)芯片工作原理之后，下面再介紹我國上海昂寶公司生產(chǎn)的LE

22、D驅(qū)動(dòng)芯片，它適用于90264V的全電壓范圍，按功率范圍分成3個(gè)系列，即功率40W3檔。其中40W的有2種方案，可以采用HYPERLINK/stock_OB2/OB2203.htmlOB2203+HYPERLINK/stock_OB6/OB6563.htmlOB6563(相當(dāng)于ST公司的HYPERLINK/stock-ic/L6563.htmlL6563)，也可以只采用HYPERLINK/stock/O/OB6663.htmlOB66631塊芯片。下面對3種芯片分別進(jìn)行介紹。3LED恒流驅(qū)動(dòng)芯片之二:原邊控制的PWM控制器HYPERLINK/stock-ic/OB2532.htmlOB2532

23、OB2532是一種高性能的脫機(jī)PWM控制器，輸出功率低于15W，可以用作低功率的AC/DC充電器和HYPERLINK/product/searchfile/695.html適配器，如手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)的充電器，PC機(jī)和電視的輔助電源。采用HYPERLINK/stock-ic/SOT23.htmlSOT236封裝，有6條引腳。由于反饋控制來自原邊，不存在隔離問題，因而無需像HYPERLINK/stock-ic/VIPER12A.htmlViper12A/22A那樣，要用到HYPERLINK/product/searchfile/432.html光耦和HYPERLINK/product/searchf

24、ile/1887.html穩(wěn)壓器HYPERLINK/icstock/688/TL431.htmlTL431(在圖3中使用了光耦H11AB17A及雙運(yùn)放和基準(zhǔn)電壓HYPERLINK/icstock/706/TSM103.htmlTSM103)，線路連接比較簡單。3.1驅(qū)動(dòng)電路的特點(diǎn)(1)全電壓范圍內(nèi)有5%的恒流調(diào)整精度，輸出電流可以調(diào)節(jié)，可以設(shè)定輸出功率;(2)在原邊控制下的副邊恒流控制;(3)自適應(yīng)的峰值電流控制;(4)內(nèi)部有對原邊繞組的電感補(bǔ)償;(5)可以對恒流及恒壓值進(jìn)行調(diào)整;(6)電源接通時(shí)有軟啟動(dòng)功能;(7)電流檢測有前沿消隱功能(LEB)，無需外接濾波電路;(8)能逐周對電流進(jìn)行限制

25、;(9)VDD有欠電壓封鎖功能，且有回差。OB2532同Viper12A/22A一樣，也具有恒壓(CV)及恒流(CC)輸出特性，其特性可以用圖8的矩形曲線表示。圖8OB2532的輸出矩形特性在恒流(CC)控制下，輸出功率可以通過CS腳外接HYPERLINK/product/searchfile/294.html電阻RS(也是MOS管的源極電阻)來調(diào)節(jié);在恒壓(CV)控制下，為達(dá)到高效和提高性能的目的，可以有多種工作模式。此外，由于內(nèi)部有1個(gè)對HYPERLINK/product/searchfile/29.html電纜壓降進(jìn)行補(bǔ)償?shù)木€路，可以使負(fù)載具有很好的調(diào)整特性。器件在恒流模式及大負(fù)載下，工

26、作于脈頻調(diào)制(PFM)方式，而在輕負(fù)載/中等負(fù)載下，則降低頻率，并工作于脈寬調(diào)制(PWM)方式。3.2OB2532的引腳符號及功能它共有6條引腳，其名稱及功能如下:(1)GND地;(2)GATE為圖騰柱輸出，用來驅(qū)動(dòng)外接的MOS管;(3)CS電流監(jiān)測輸入端，連到MOS管源極的檢測電阻上;(4)INV誤差HYPERLINK/product/file501.html放大器EA的反相輸入端，由HYPERLINK/product/file340.html變壓器輔助繞組送來的反饋電壓經(jīng)電阻分壓加于此端，它反映輸出電壓的大小，PWM占空比取決于誤差放大器EA的輸出及3腳的電流監(jiān)測信號;(5)COMPEA放

27、大器的補(bǔ)償端，接補(bǔ)償電容，以使恒壓輸出保持穩(wěn)定;(6)VDDIC的電源。3.3OB2532的典型應(yīng)用電路OB2532的典型應(yīng)用電路如圖9所示。輸入交流電壓經(jīng)橋式整流、L1、C1、C2濾波，直流電壓加到變壓器的原邊，再接到MOS管的漏極，變壓器的輔助繞組N2經(jīng)VD5整流、C3濾波為IC提供電源(開始是由高壓經(jīng)電阻R1、R2降壓提供)，同時(shí)N2還為反相端INV提供反饋電壓。MOS管的源極電阻RS的檢測電流信號加于CS腳，在這2種信號控制下對輸入到MOS管的柵極驅(qū)動(dòng)信號的脈沖寬度進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到恒流的目的。變壓器的原邊接有緩沖網(wǎng)絡(luò)(或稱阻尼網(wǎng)絡(luò))，它是由VD6、R5、C5組成的，接入VD6可以使反峰

28、電壓通過HYPERLINK/product/file284.html二極管及電阻R5消耗其能量，降低反峰電壓，以免HYPERLINK/product/file411.html開關(guān)過程中在原邊繞組N1上出現(xiàn)的過高電壓損壞功率MOS管。圖9OB2532的典型應(yīng)用電路變壓器的次級繞組的降壓電壓，經(jīng)二極管VD7整流、C6濾波，去驅(qū)動(dòng)HYPERLINK/product/searchfile/1041.html發(fā)光二極管LED。這個(gè)電路的優(yōu)點(diǎn)是原邊反饋控制，不用加光耦和穩(wěn)壓源TL431，比較簡單，但需另接MOS管?？梢则?qū)動(dòng)10只LED，其效率及輸出電流如表3和表4所列。表3OB2532典型應(yīng)用電路的效率單

29、位:%表4OB2532典型應(yīng)用電路輸出電流精度單位:mA4LED恒流驅(qū)動(dòng)芯片之三:HYPERLINK/stock-ic/OB2535.htmlOB2535/6/8系列昂寶公司還推出一種類似Viper12A/22A的產(chǎn)品，內(nèi)置MOS管，但仍然采用原邊控制方案，不用光耦和TL431，空間緊湊，適用于單電壓輸入系統(tǒng)，可以驅(qū)動(dòng)15W以下的LED。其具體的應(yīng)用電路如圖10所示。有關(guān)這個(gè)電路各個(gè)元件的說明不再給出，它同圖9基本上是相同的，讀者不難弄清楚各個(gè)元件的作用。圖9和圖10最大的區(qū)別，不過是原來外接的MOS管換成內(nèi)置的罷了。5LED恒流驅(qū)動(dòng)芯片之四:高功率因數(shù)的PWM控制器SN03SN03也是昂寶公

30、司的產(chǎn)品，它是一種高功率因數(shù)的PWM控制器，特別適用于照明領(lǐng)域，如用來驅(qū)動(dòng)LED燈。5.1SN03的特點(diǎn)(1)SN03基本上是一個(gè)功率因數(shù)校正電路，和功率因數(shù)校正器HYPERLINK/stock-ic/L6561.htmlL6561、HYPERLINK/stock-ic/L6562.htmlL6562一樣，內(nèi)部含有如模擬乘法器、零電流檢測器(ZCD)、帶有前沿消隱(LEB)的電流檢測比較器、用來驅(qū)動(dòng)功率MOS管的圖騰柱輸出等，也采用臨界導(dǎo)通模式功率因數(shù)校正原理;(2)有很強(qiáng)的保護(hù)功能，如短路保護(hù)及過壓保護(hù)，欠電壓封鎖，逐周電流限制，柵極驅(qū)動(dòng)輸出在內(nèi)部有箝位，可以保護(hù)外接的MOS管等;(3)VC

31、C的電源電壓范圍很寬，在9.528V的范圍內(nèi)都可工作;(4)無音頻干擾;(5)用于驅(qū)動(dòng)LED時(shí)，待機(jī)功耗低于0.5W，且PF0.95。SN03有8條引腳，引腳名稱與L6561基本一樣，只是1腳的名稱由INV改為FB，其他各腳名稱都一樣，功能也不變。圖10OB2535/6/8系列的應(yīng)用電路5.2用SN03驅(qū)動(dòng)LED的實(shí)用電路將SN03芯片用于驅(qū)動(dòng)LED的方法其實(shí)很簡單，不過將原來的升壓電感做成變壓器，利用副邊的降壓繞組的輸出電壓經(jīng)整流、穩(wěn)壓、濾波去驅(qū)動(dòng)LED，如圖11所示。副邊的輸出電壓和電流通過光耦和TL431，反饋到SN03的FB腳，作為控制信號，改變脈沖寬度(PWM)，控制輸出電壓和電流，

32、從而達(dá)到輸出電流恒流的目的。圖11用SN03驅(qū)動(dòng)LED的電路電路的各部分元件作用如下:(1)輸入交流電壓經(jīng)橋式整流電容C1濾波，接變壓器原邊N1，然后與MOS管的漏極相接，這與前面圖9、圖10是一樣的。電容C4、電阻R7、二極管VD2起阻尼(緩沖)的作用，消除開關(guān)過程中N1繞組上過高的電壓，以免損壞MOS管。輔助繞組N2經(jīng)VD1整流、C3濾波為SN03提供電源，同時(shí)經(jīng)電阻R8接ZCD腳，送去零電流檢測信號。MOS管源極電阻R10上的電流信號送CS腳。這些連接方法和所起的作用與圖9、圖10一樣，觸類旁通，讀者不難理解。(2)輸出LED燈電流及輸出電壓的反饋是通過光耦及TL431進(jìn)行的，為了說明它

33、的工作原理，這里先介紹可調(diào)穩(wěn)壓器TL431的符號及使用方法。TL431有2種封裝形式，一種是三腳直插式塑封，另一種是雙列直插式塑封。三腳直插式的引腳排列如圖12(a)所示，其使用連線如圖12(b)所示。它像一個(gè)穩(wěn)壓值可調(diào)的HYPERLINK/product/file290.html穩(wěn)壓二極管，通過調(diào)節(jié)電阻R1與R2的比值，可以調(diào)節(jié)輸出的穩(wěn)定電壓VO=(1+R1/R2)VREF，其中VREF為2.5V。如果R1=0，即將1、3腳短接在一起，則輸出電壓就是固定的VREF值。輸出電流在圖11的電阻R16產(chǎn)生壓降，輸出電壓則通過R9、R11改變左邊TL431的輸出電壓，兩者都會(huì)使光耦的二極管電流發(fā)生改

34、變，從而影響光耦HYPERLINK/product/file636.html三極管的電流，即改變反饋到FB腳的電流，最終改變柵極驅(qū)動(dòng)輸出的脈沖寬度，達(dá)到輸出恒流的目的。用SN03芯片驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光，可以輸出1040W功率，適合作臺燈、住宅照明、花園照明等。圖12TL431的引腳排列及使用6LED恒流驅(qū)動(dòng)芯片之五:準(zhǔn)諧振回掃式PWM控制器HYPERLINK/stock_OB2/OB2203.htmlOB2203準(zhǔn)諧振PWM控制器OB2203是昂寶公司推出的另一種驅(qū)動(dòng)LED芯片，輸出功率較大。在正常的負(fù)載情況下，它工作于準(zhǔn)諧振模式，為了滿足CISPR22關(guān)于電磁兼容(EMC)的要求，其起始頻率為1

35、50kHz，而其最大開關(guān)頻率則由IC內(nèi)部限定為130kHz。為了提高轉(zhuǎn)換效率，在輕負(fù)載情況下，它工作于脈沖頻率調(diào)制方式(PFM)，而當(dāng)負(fù)載很小時(shí)，則工作于突發(fā)模式(BurstMode)，以減少開關(guān)損耗，這樣，它的待機(jī)損耗很小，而轉(zhuǎn)換效率很高。IC內(nèi)部有一個(gè)P溝道MOS管，它可以根據(jù)負(fù)載情況，自動(dòng)地將PFC級的電源關(guān)斷或接通(在方框圖中該P(yáng)MOS管連到VCC與PFCVCC之間，控制它們的通斷)，使功率因數(shù)校正電路工作或不工作。OB2203具有很強(qiáng)的保護(hù)功能，如逐周電流限制(過流保護(hù)OCP)、輸出過壓保護(hù)、VCC欠電壓封鎖、VCC箝位、柵極驅(qū)動(dòng)箝位、過載保護(hù)、芯片過熱關(guān)斷(當(dāng)芯片溫度達(dá)到140C時(shí)

36、)、軟啟動(dòng)以及最大開通時(shí)間限制(21s)等。最大的輸出源電流和灌電流可達(dá)1A。OB2203的用途有:HYPERLINK/product/file850.html電源適配器，液晶(LCD)監(jiān)視器、電視機(jī)、個(gè)人電腦、機(jī)頂盒的電源，驅(qū)動(dòng)LED等。6.1OB2203的引腳名稱及功能OB2203共有8條引腳，各個(gè)引腳名稱及功能如下:(1)SS多功能腳，在SS與GND腳間連接電容，可以設(shè)定軟啟動(dòng)功能;另一個(gè)功能是如將SS腳電壓拉高到3.8V以上，可以作為鎖存器的外部觸發(fā)信號，將IC關(guān)斷。(2)FB反饋輸入腳，由輸入此腳的電平及3腳的電流檢測電平可確定PWM的占空比。根據(jù)此腳的電平，決定IC在以下3種模式中

37、工作在哪一種模式:準(zhǔn)諧振(QR)、脈頻調(diào)制(PFM)、突發(fā)(BM)模式。(3)CS電流檢測輸入。(4)GND內(nèi)部線路的地。(5)GATE圖騰柱柵極驅(qū)動(dòng)輸出，用來驅(qū)動(dòng)MOS管。(6)VCCIC芯片電源。(7)PFCVCC此腳通過低阻抗的開關(guān)(PMOS管)直接連到VCC，在待機(jī)和啟動(dòng)時(shí)，開關(guān)斷開，PFCVCC是關(guān)閉的，一旦副繞組穩(wěn)定后，PFCVCC與VCC相連，為PFC提供電源。在有故障、無負(fù)載或輕負(fù)載時(shí)，開關(guān)斷開，PFCVCC是關(guān)閉的。在PFCVCC關(guān)閉時(shí)，PFC部分不工作。(8)DEM變壓器磁芯去磁的檢測端，它也用作過電壓保護(hù)(OVP)的輸出。6.2OB2203的工作說明與普通固定開關(guān)頻率的硬

38、開關(guān)變換器相比，OB2203準(zhǔn)諧振回掃式變換器的特點(diǎn)是低電磁干擾(EMI)和高轉(zhuǎn)換效率，有很好的保護(hù)功能，節(jié)能高效，很適合作脫機(jī)回掃式變換器使用。下面對它的特點(diǎn)及工作作一些說明。6.2.1啟動(dòng)電流小OB2203通電后，VCC可以很快上升到開啟閾值，即便采用高阻值的啟動(dòng)電阻，也能保證IC可靠地啟動(dòng)，又能減少功耗。例如可采用2M、1/8W電阻和VCC電容，就可以啟動(dòng)IC。6.2.2工作電流很小OB2203的工作電流很小，只有3mA。而在無負(fù)載或輕負(fù)載下，又能工作于擴(kuò)展的突發(fā)模式(ExtendedBurstMode)，所以它的效率是很高的，可達(dá)88%左右。6.2.3多種工作模式OB2203的工作模式

39、有3種，根據(jù)FB腳的電壓VFB而改變，如圖13所示。因?yàn)殡妷篤FB反映了線電壓和負(fù)載變化的情況。(1)在正常的工作情況下(VFBVth2)。IC工作于準(zhǔn)諧振狀態(tài)(QR)。頻率隨線電壓和負(fù)載情況而變，當(dāng)達(dá)到限定的130kHz頻率時(shí)，系統(tǒng)工作于斷續(xù)導(dǎo)通模式(DCM)。應(yīng)當(dāng)優(yōu)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使得在全電壓范圍和滿負(fù)載的情況下，電路可以工作在指定的頻率范圍內(nèi)。圖13OB2203的3種工作模式與FB腳電壓的關(guān)系(2)在輕負(fù)載情況下(Vth1VFBVth2)此時(shí)，系統(tǒng)工作于脈沖頻率調(diào)制(PFM)模式，以提高IC的功率轉(zhuǎn)換效率。在PFM模式，開關(guān)周期的開通時(shí)間是固定的，并根據(jù)負(fù)載情況調(diào)整其工作頻率。一般，在回掃式變換器中，負(fù)載減少導(dǎo)致FB腳電壓下降，控制器監(jiān)控FB腳的電壓，改變系統(tǒng)的頻率。但在PFM模式