一種反激式恒流LED驅(qū)動電源設(shè)計分享-KIA MOS管

LED 的穩(wěn)定和高效率工作依賴于其驅(qū)動電源的驅(qū)動方式及效率。LED 的驅(qū)動方式主要有恒壓式和恒流式 2 種，其中恒流式能夠較為精確的控制LED 亮度，對 LED 的串接個數(shù)要求較低，并且能夠讓 LED 更加安全的工作，因而恒流驅(qū)動是當(dāng)前流行的驅(qū)動方式。

另外在 100 W 以下的開關(guān)電源中，反激式開關(guān)電源所需元件數(shù)量最少，電路簡單，成本較低，因而在這一級別的電源中，常常采用反激式拓撲結(jié)構(gòu)。

反激式開關(guān)電源工作原理

反激式開關(guān)在 100 W 以下的開關(guān)電源領(lǐng)域占有較大的市場份額，其電路原理示意圖如圖 1 所示。

反激式開關(guān)的主要由整流電路，濾波電路，變壓器及原邊吸收電路，主開關(guān)及其驅(qū)動電路，輸出整流濾波電路，電壓或電流反饋回路等組成。

反激式開關(guān)電源的工作模式迥異于其他開關(guān)電源拓撲結(jié)構(gòu)，在主開關(guān)導(dǎo)通時，變壓器原邊電流增加，此時副邊并不輸出能量，變壓器存儲能量;而當(dāng)主開關(guān)截止時，原邊截止，變壓器存儲的能量通過副邊釋放到負載上。輸出電壓或電流的調(diào)整通過反饋回路調(diào)整主開關(guān)的占空比實現(xiàn)。

反激式開關(guān)電源的設(shè)計中，變壓器和反饋回路的設(shè)計是關(guān)鍵所在，關(guān)系到開關(guān)電源的效率和輸出穩(wěn)定性。

基于 TOPSwitch－ Ⅱ的反激式恒流開關(guān)電源設(shè)計

TOPSwitch－ Ⅱ離線單片式開關(guān)電源芯片

TOPSwitch－ Ⅱ系列離線單片式開關(guān)電源芯片是美國 Power Integration 公司生產(chǎn)的開關(guān)電源專用芯片，其集成了振蕩器、PWM 比較器、邏輯電路、高壓MOSFET 功率管及保護電路。

TOPSwitch－ Ⅱ芯片內(nèi)部功能模塊見圖 2。

TOPSwitch－ Ⅱ芯片有 3 個管腳，其中，漏極連接內(nèi)部 MOSFET 的漏極，在啟動時，通過內(nèi)部高壓開關(guān)電 流 源 提 供 內(nèi) 部 偏 置 電 流；

源 極 連 接 內(nèi) 部MOSFET 的源極，是初級電路的公共點和基準點;控制極是誤差放大電路和反饋電流的輸入端，在正常工作時，由內(nèi)部并聯(lián)調(diào)整器提供內(nèi)部偏流，系統(tǒng)關(guān)閉時，可激發(fā)輸入電流，同時也是提供旁路、自動重啟和補償功能的電容連接點。

TOPSwitch－ Ⅱ的反激式恒流開關(guān)電源原理

鑒于 TOPSwitch－ Ⅱ系列芯片具有集成度高、功能完備、電路簡單等優(yōu)點，本文根據(jù)輸出功率和輸入電源情況選用 TOP222 作為主控芯片，并采用恒流式反饋電路，設(shè)計了一種輸出電流為 1 A，額定功率為 10W 的反激式恒流電源。

該電源的原理圖見圖3。

該反激式恒流式開關(guān)電源由整流濾波電路，變壓器及原邊吸收電路，主控芯片及輔助電路，恒流輸出電路，恒流反饋電路等組成。

整流濾波電路由共模電感 L1 ，整流橋 BＲ1 和電容 C1 、C2 組成，其中 C1和 L1 主要過濾來自電網(wǎng)的共模干擾，市電經(jīng) BＲ 1 整流后形成 310 V 左右的直流，C2 為后級電路存儲能量。

變壓器是反激式開關(guān)電源設(shè)計的難點和重點之一，其設(shè)計的好壞關(guān)系到開關(guān)電源的工作效率和穩(wěn)定性。

瞬態(tài)抑制二極管 VＲ1和快恢復(fù)二極管 D1 組成變壓器 T1 原邊的吸收電路，在主開關(guān) U1 截止時能夠把變壓器原邊線圈兩端的電壓箝位到 200 V 左右的一個固定值，這個固定值加上 C2 兩端的電壓即為施加在 U1 漏極與源極間的電壓，防止 U 1 漏極與源極電壓過高而擊穿。

主控芯片為 TOP222，采用 TO220 封裝，共3 根引腳，分別為控制極、漏極和源極。其所需外圍芯片極為簡單，在控制極需要連接一個電容 C4 為控制極提供偏置電壓，并為芯片內(nèi)部的控制和驅(qū)動電路供電。

恒流輸出電路較為簡單，快恢復(fù)二極管 D3 保證在 U1 導(dǎo)通時變壓器 T1副邊繞組電流為零，變壓器存儲能量，U1 截止時 D3 導(dǎo)通，變壓器能量通過 C6、L2、C8 濾波后輸出。

恒流反饋電路把輸出電路的電流以電壓的形式負反饋到 U1 的控制極，U1 通過調(diào)整開關(guān)工作的占空比改變輸出回路的輸出電壓從而保證輸出電流恒定。且反饋回路與前級電路通過光耦隔離。

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