led電源,LED驅(qū)動電源電路原理圖詳解-KIA MOS管

LED驅(qū)動電源電路

一個典型的LED驅(qū)動電路詳細分析：

輸入過壓保護

輸入過壓保護主要針對的是雷擊或市電沖擊產(chǎn)生的浪涌。當DC電壓通過“+48V、GNG”兩端進入電路，并經(jīng)過R1電阻進行限流時，若后續(xù)線路發(fā)生短路，R1的電流會增大，進而導致其兩端壓降也相應(yīng)增大。一旦壓降超過1W，保護機制會自動啟動，使R1的阻值迅速增加至無窮大，從而有效保護+48V輸入電路免受負載影響。經(jīng)過限流后，電壓會進入整流橋進行進一步處理。

圖展示了輸入過壓保護電路的構(gòu)成。其中，R1與RV共同構(gòu)成了一個簡單的過壓保護環(huán)節(jié)。RV作為壓敏元件，采用非線性半導體材料制成，其伏安特性類似于穩(wěn)壓二極管。在正常情況下，RV呈現(xiàn)高阻抗狀態(tài)，通過的電流微乎其微。然而，當遭遇高電壓（特別是由于雷擊或市電沖擊產(chǎn)生的浪涌）時，RV會轉(zhuǎn)變?yōu)槎搪窢顟B(tài)，直接截斷輸入總電流，從而保護后續(xù)電路免受損害。由于所有電流都將通過R1和RV，而R1的功率僅為1W，因此能夠在瞬間開路，進一步確保了整個電路的安全性。

整流濾波電路

在交流AC輸入的情況下，橋式整流器常被用作將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的電路。它利用二極管的單向?qū)ㄐ詠韺崿F(xiàn)這一轉(zhuǎn)換。而當直流DC（+48V）電壓直接輸入到整流橋BD時，它會輸出一個上正下負的直流電壓。若+48V電源本身已是直流，那么整流橋的作用主要是對輸入進行極性保護，確保無論輸入的極性如何，都不會損壞驅(qū)動電源。此外，通過C1、C2、L1等元件進行濾波，可以進一步將整流后的電壓波形平滑為直流電，如圖所示的LCΠ型濾波電路所示。

在整流后的直流電壓中，可能還包含一些交流成分。為了進一步平滑這些電壓波形，我們可以采用LCΠ型濾波電路。這種電路由電感L1和電容C1、C2等元件組成，它們共同作用以降低電壓中的交流成分，從而得到更加穩(wěn)定的直流輸出。

箝位吸收電路

圖中紅框所示為箝位吸收電路。其核心作用是保護IC內(nèi)部的MOS管。在整流濾波后的電壓中，一部分通過變壓器繞組進入U1的TK5401的第7、8腳。同時，另一路電壓則經(jīng)過R1、C3、D2的簡單箝位電路后，也連接至7、8腳。這個箝位電路的主要功能是吸收電壓尖峰和浪涌，與RV壓敏電阻的防雷和市電沖擊保護功能不同。它特別設(shè)計來吸收變壓器TRANS2-2繞組兩端的反向電動勢，從而消除自激振蕩，為變壓器的下一個周期做好準備。如果變壓器無法復位，將會飽和并失去感抗，而R1和C3組成的RC充放電回路則能有效反向積累電動勢。D2的作用是隔離電路，在變壓器正半周時斷開感應(yīng)電動勢的環(huán)路，而在負半周時提供通路，迅速釋放電動勢，從而保護IC內(nèi)的MOS管免受尖峰電壓的損害。

在圖中，我們可以詳細看到箝位吸收電路的構(gòu)成和工作原理。這一電路的核心目標是保護IC內(nèi)部的MOS管，免受電壓尖峰和浪涌的影響。通過變壓器繞組，整流濾波后的電壓的一部分被引入到U1的TK5401的第7、8腳。同時，另一路電壓則經(jīng)過R1、C3、D2構(gòu)成的簡單箝位電路，同樣連接到7、8腳。這個箝位電路巧妙地吸收了變壓器TRANS2-2繞組兩端的反向電動勢，從而消除了自激振蕩，為變壓器的下一個工作周期做好了充分準備。若變壓器無法及時復位，將會導致其飽和并失去感抗，但R1和C3組成的RC充放電回路能夠有效積累反向電動勢。而D2的作用則是隔離電路，在變壓器正半周時斷開感應(yīng)電動勢的環(huán)路，在負半周時則提供通路，迅速釋放電動勢，從而確保IC內(nèi)的MOS管免受尖峰電壓的損害。

U1工作原理

TK5401這款LED驅(qū)動IC，以其獨特設(shè)計而著稱，無需在應(yīng)用電路中添加電解電容器即可實現(xiàn)高效驅(qū)動。其核心優(yōu)勢在于高低電壓過流保護補償功能，同時具備高PF值，無需電解電容即可實現(xiàn)。該IC內(nèi)置高電壓功率MOS管，型號為650/1.9歐姆，能夠支持廣泛的通用交流輸入電壓范圍AC85V至265V。其驅(qū)動電路通過精密脈沖檢測漏電流峰值，當D/ST（7腳，8腳）端電壓超過OCP電壓時，會自動關(guān)閉功率MOS管，確保漏電流得到妥善保護。此外，s/ocp（1腳）和GND（3腳）間的電流采樣電阻也起到了關(guān)鍵作用，一旦采樣電阻的壓降達到OCP電壓閾值，功率MOS管同樣會被關(guān)閉。

簡單來說，該電路采用了反激式變壓器工作方式，如圖所示：變壓器的初級和次級相位相反，兩者在任一時刻都保持180度的相位差。這種設(shè)計使得電路在變換過程中更加高效、穩(wěn)定。

圖展示了變壓器采用反激工作方式的原理。經(jīng)過整流濾波的電源電壓，會通過變壓器繞組進入IC的7、8腳。這兩個引腳在IC內(nèi)部，分別對應(yīng)著MOS管的“D極”（漏極）和“S極”（源極）。電源電壓的變換過程，就是通過這兩個引腳的接通與斷開來實現(xiàn)的。這種反復的接通與斷開，使得變壓器能夠完成電-磁-電的轉(zhuǎn)換。接下來，我們將深入分析這一工作過程，以及它是如何進行接通與斷開的，以及具體的頻率是多少。

①首次變換的建立：當U1開始工作，通過7、8腳相連的內(nèi)部啟動電路供電，U1將輸出方波脈沖至其內(nèi)部MOS管的“G極”（柵極）。這一操作導致D極與S極接通，由于S極接地，因此變壓器的一端瞬間與地相連，形成回路。由于變壓器是感性元件，其電流無法突變，所以會產(chǎn)生感抗來阻礙這種突變。電流將遵循線性曲線逐漸上升，同時，為了防止其突然變化，會產(chǎn)生一個相反的感應(yīng)電壓來抑制它。這樣，下方的繞組和次級繞組便會產(chǎn)生電動勢，從而產(chǎn)生電壓。這就是電-磁-電轉(zhuǎn)換的原理，也是變壓器和磁性材料的固有特性。

②第二次變換的建立：一旦變壓器下方的繞組產(chǎn)生電動勢（通常被稱為正反饋供電繞組），它將通過D3整流，R3限流，再經(jīng)C4濾波后分為兩路供電。一路供給U1的第2腳，另一路則供電給光電耦合器件PC817。當?shù)?腳開始接收供電時，U1內(nèi)部的PWM供電控制系統(tǒng)將自動切換為正反饋繞組供電，從而維持內(nèi)部振蕩電路的工作狀態(tài)。這將導致第二個脈沖控制信息的輸出，進而控制MOS管的開閉狀態(tài)，使變壓器持續(xù)進行電-磁-電的轉(zhuǎn)換工作。

TK5401的工作時序以及TK5401的內(nèi)部框架。通過這兩個圖表，我們可以更清晰地了解TK5401的工作原理和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

輸出整流電路

圖展示了輸出整流電路的詳細構(gòu)造。在變壓器完成工作后，其次級會輸出一個電壓。這個電壓經(jīng)過D4整流后，再通過C8和L1進行濾波處理，最終為LED燈提供穩(wěn)定的供電。值得注意的是，L1在這里不僅發(fā)揮了濾波的作用，還起到了續(xù)流的關(guān)鍵作用，即確保輸出電流的穩(wěn)定性。這一特性得益于電感中電流無法突變的物理規(guī)律。

變壓器次級輸出的電壓，經(jīng)過D4整流后，再經(jīng)由C8和L1進行濾波處理，從而為LED燈提供穩(wěn)定可靠的供電。特別強調(diào)的是，L1在這里不僅發(fā)揮了濾波作用，更關(guān)鍵的是其續(xù)流作用，確保了輸出電流的穩(wěn)定性。這一特性正是利用了電感中電流無法突變的物理規(guī)律。

恒流電路

恒流電路是整個電路原理圖的核心，如圖所示，它由幾個關(guān)鍵組件構(gòu)成。為了深入理解恒流的工作原理，我們有必要重新審視U1的作用。

其中，8腳作為MOS輸入端，負責控制電路的通斷；6腳為空腳，不參與電路連接；5腳外接的電容為振蕩電容，其作用是決定RC時間常數(shù)，即充放電時間。充電時，MOS管接通，放電時則斷開。4腳為電壓檢測腳，通過檢測該腳的電壓值，可以控制輸出脈沖的占空比。3腳接地端，確保電路穩(wěn)定。2腳為U1供電腳，提供工作所需電源。而1腳外接的電阻與5腳的電容共同組成RC電路，為U1內(nèi)部提供振蕩源。

此外，4腳還外接了光耦PC817，其另一端與輸出電路R4兩端并聯(lián)。R7在此處起到檢測電流的作用，根據(jù)歐姆定律，電流越大，R4兩端的電壓就越高。當電壓達到一定值時，并聯(lián)在R4兩端的PC817開始導通，導致副邊的RV也導通，內(nèi)阻下降。這樣一來，第4腳的電壓就會上升，與U1內(nèi)部的基礎(chǔ)電壓進行比較后，會輸出一個信號使MOS管關(guān)斷，從而實現(xiàn)恒流控制。

圖展示了恒流電路的原理。通過U1內(nèi)部的PWM模塊，電路能夠?qū)崿F(xiàn)恒流輸出。具體來說，當輸出電流超過設(shè)定值時，U1會調(diào)整PWM的占空比，從而降低輸出電流，實現(xiàn)恒流控制。同時，電路中還包含了過流保護功能，確保在異常情況下能夠及時切斷電源，保護設(shè)備安全。

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