高性能LED驱动电源设计

最新更新时间:2013-05-11来源: EDN关键字:高性能  LED  驱动  电源设计 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章
随着大功率LED光源的大量使用,对LED驱动器的技术要求是与日俱增。高压大功率的LED驱动能够直接接至电网(85V-265V)。能够提供100W的功率。这些驱动通常提供大电流高电压输出并且都有较高的效率。同时提供各种保护以提高驱动的可靠性。

基于AX6066+A433 LED驱动电路设计

AX6066是一个输出功率在12瓦到65瓦之间,具有原边反馈的转换器。AX6066适用于AC/DC电源的应用,可以满足无负载情况下交流线需要低功耗并且具有高的平均工作效率的应用要求。该芯片可以控制转换器工作在不连续的状态模式。不连续工作模式提供一个独特的安全电流限制功能,对交流线上的信号抖动也是不敏感的。峰值电流调制模式不需要进行斜率补偿。

AX6066通过驱动外部的高压功率管的源极来实现工作的。这种结构叫做共基、共射(源级)驱动。它突出了快速启动以及在无负载的情况下确保控制芯片不连接高压的两大优点。对于带有反馈回扫结构的转换器的正常工作是没有影响的。

反馈管脚接受的是电流而不是电压。在无负载的工作状态,这种设计可以通过避免外部电阻由电流到电压的能量消耗,使原边的功耗最小化。

在恒定峰值电流,变化关断时间调制的情况下,AX6066在峰值功率和22%的峰值功率之间,平均效率是最高的。AX6066内部调制趋向于使其功率恒定在22%和100%的峰值负载之间,消除了设计难题,使转换器的平均效率达到能源星级指标。

共基、共射极偏置和启动

AX6066用一种共基、共射驱动和偏置来控制高压功率管,并在启动时提供初始的偏置。这种共基、共射结构通过低压控制连接在地和高压功率管源极间的开关实现一种通用的栅控。有以下关键点需要注意:

1. 外部高压功率管的栅极要加直流电压。

2. 外部的高压功率管是通过源极驱动,而不是栅极。

3. 初始线圈的全部电流都要通过内部的低压驱动管。

AX6066使90mΩ的低压开关场效应晶体管和所有相关联的电流感应和驱动成为一体。外部的高压功率管被强制跟随内部快速的低压驱动管。外部高压驱动管的漏和栅不会影响关断的速度,因为栅端是和一个独立的直流电源相连接的。这种共基,共射的结构使外部的高压功率管可以快速的关断,场效应晶体管开关的开关损耗也会被降低。

反馈功能

AX6066的调制和工作模式是由芯片接受到的FB管脚上的电流控制的。FB管脚通常被用来反馈输出误差信号给芯片内部的调制器。AX6066通过内部的电流镜接受FB管脚反馈的电流给内部的反馈处理模块,然后再到频率调制和电流调制模块。FB管脚上的电压恒定为0.7V。在晶体管的发射极必须要有一个输出耦合电容来滤去交流线上的噪声。这个滤波器的截止角频率至少是转换器最大开关频率的10倍。在FB和GND之间需要一个100KΩ的电阻,来消除转换器过载复位时的反向电流流向FB管脚的噪声影响。较小的电流传输比例的光耦反馈结构比较大电流传输比例依靠次级线圈的反馈结构的无负载工作状态更好。

调制模式

在正常的工作模式下,FB管脚的反馈电流控制着AX6066的工作模式。FB反馈电流控制着转换器有三种工作模式:频率调制模式,幅度调制,绿色调制。

转换器工作在频率调制时有较大的功率负载(22%到100%的峰值额定功率)。高压功率管的峰值电流会达到它的最大的可编程的值,FB反馈电流通过改变开关的工作频率来调节输出电压,开关频率和开关的导通时间是成反比的。开关频率被调制的范围是从30kHz(22%的峰值额定功率)到133kHz(100%的峰值额定功率),定时时间是恒定的,额定电流IDRV也是恒定的。最大可编程的高压功率管的电流IDRV,PK(max)是由连接在CL管脚上的电阻决定的。

转换器工作在调幅模式时处在中等功率水平(2.5%到22%的峰值额定功率)。FB管脚的反馈电流通过调制高压功率管的额定电流从33%到100%的最大可编程电流值来调节输出电压,此时开关的工作频率被固定在30KHz左右。AX6066调制CL管脚上的电压从3V到1V来改变控制峰值电流。

转换器工作在绿色模式时处在一个低负载状态(0%到2.5%的峰值额定功率)。FB反馈电流通过使用FB的电流产生一个特殊的触发脉冲来调制输出电压。此时高压功率管的峰值电流是最大可编程电流值的33%。包含一个触发脉冲的开关频率大约是30kHz。触发的持续过程是由电源的抑制力和FB端口的反馈来调制的。AX6066通过减小触发过程中内部的偏置功耗来保持低负载和无负载情况下的能量守恒。

初级电流检测

AX6066用电流镜技术来检测电流调制器上的初始电流。所有初级线圈的电流都是通过DRV管脚的,并通过驱动功率管和外部的地相连。驱动功率管上的电流是成比例的镜像得到的,并通过一个和CL电流作比较的PWM比较器的输出来控制。在每个开关循环周期的开始阶段,会产生一个大约220ns的关断脉冲T给内部的电流限幅模块,允许驱动管在主要的边沿没有错误触发限制的情况下打开,常规的电容器泄放电流在这个电路结构里也会出现的。

过零检测

为了能够开启下一个开关循环周期,该调制需要满足以下三个条件:

1. 前一个开关导通边沿时间必须等于或大于由反馈电流 决定的内部反馈模块的处理时间。

2. 前一个开关导通边沿时间必须要比AX6066的内部最小的开关周期长(通常情况下这个周期是7.5us,对应的频率是133kHz)。

3. 快速的跟随由高到低的ZCD过零电压。调制时间还要大于上一个过零检测起到下一个过零检测的等待时间。

每个开关周期都至少领先一个ZCD管脚上的零检测。如果开关周期需要超出阻尼振动的限制,该调制在调制脉冲之间允许阻尼振动,在无负载的工作条件下,在调制脉冲之间允许长时间的停顿。

开关工作频率一般情况下不能超过133KHz。为了使超过最小线电压的bulk电压保持一个常量,AX6066会通过开关频率的控制来限制最大的功率。

AX6066控制电感上的电流始终保持是不连续的。这种设计会防止启动或短路情况下的电流拖尾,并且利于对最大功率的控制。

零电流检测的电压来自于辅助线圈上经过电阻分压的电压,如下图一所示。辅助线圈上电压的相位和次级输出线圈的电压的相位是一致的。ZCD检测的作用是检测变压器的去磁,当ZCD的电压由高到低变化时会有个20mV的ZCD阈值电压。ZCD管脚的电压在芯片内部会被钳制在一个-160mV的漂移电压。一个50ns到200ns的延时,可以通过增加连接在ZCD端口的电容CZCD得到,该延时可以使初级线圈的开关和初始线圈的电压波形的波谷保持一致。

高性能LED驱动电源设计

转换器最大功率限度

在基于常规的AC线转换器应用时,AX6066推荐的峰值功率是12W到65W,外部的高压功率管的额定电压是600V。功率范围取决于应用和外部高压管的耐压。最终,初始线圈的峰值电流是要受到限制的,因为该电流必须要通过AX6066。对峰值电流的限制也就限制了初始线圈的额定峰值功率。峰值功率必须要小于65W,而不是平均功率。峰值功率被定义为AX6066在调制状态下的最大功率。

用户可以编程控制AX2029的初始线圈的电感,峰值电流,最大开关工作频率,来得到所有推荐功率范围以内的功率。最大输入功率的公式以下会给出。

高性能LED驱动电源设计

对规律限度精度的影响,IDRV(PK)的误差灵敏度是LM和fS(max)误差灵敏度的两倍。如果负载需要比可编程功率范围更大的功率,输出电压会下降,过载定时会重新开始初始化。

最大定时和浪涌

AX6066的不连续工作模式在电压较低的情况下会提供一个过流保护。AX6066允许用户对最大定时时间编程,从而提供更多的保护。

在交流线电压下降的情况下,如果负载是足够大,最大定时作用会使转换器像有个过载状态时一样起作用。在交流线电压下降时,MOT的作用是限制初始线圈开关的定时时间,该开关在初级线圈功率等级范围内决定着峰值电流。MOT对地所接电阻的范围决定AX6066对持续过载错误的响应的类型,是锁定还是关断重启,这和AC线上电压下降及浪涌是相同的。

用MOT管脚实现外部关断

许多应用情况下都要求通过外部的方法来实现对电源的关断。该功能可以通过短接位于MOT和GND之间的NPN晶体三极管来实现。对于实际的隔离应用来说,这个NPN型的三极管是独立的光耦三极管。

高性能LED驱动电源设计

过压检测

AX6066通过采样辅助线圈上的电压来对输出电压进行监测。在内部的驱动管关断以后,采样的时间 被固定有1us的延时。这允许辅助线圈上的电压在每一个下限的瞬态被采样。这个相同的延时用来锁定ZCD的输入以避免无意识的过零检测,振铃效应要是足够的大会穿过过零检测的阈值。

输出过压的阈值通过辅助线圈和次级输出线圈之间的转换比率和ZCD管脚上的分压电阻来来设定。如果AX6066检测到过压状态时,芯片将会一直进入到锁定的状态。为了能够重新恢复启动,AX6066的VDD电压必须要重新上电。

次级恒流采样

A433是三端可编程并联稳压二极管,通过2个外部的电阻可从VERF编程至36V。灌电流能力1mA~50mA,采用低压基准196mV。可靠的全范围温度系数。

其应用优点:

1.元器件个数少,电路更优化

2.焊接成本低

3.不需要大功率采样电阻

4.恒流精度更易控制

5.配合优良变压器,电路整体效率提高

高性能LED驱动电源设计

本文小结

针对LED市场的日益发展,对驱动电源的更高要求。AX6066以全新的设计理念,具备全电压输入,低反馈电压,高PFC,宽输出电压电流范围,高输出功率,兼容调光,高效率,设计灵活,优异的热管理,高可靠性,容易获得EMI/安规的认证的全面设计特点,更适用于LED照明驱动电源的应用。

关键字:高性能  LED  驱动  电源设计 编辑:探路者 引用地址:高性能LED驱动电源设计

上一篇:LED矩阵驱动器拓扑结构的研究
下一篇:Mouser和Philips Lumileds宣布成为全球分销商合作伙伴

推荐阅读最新更新时间:2023-10-17 15:18

照明LED标准中的电学性能要求之探讨
随着LED照明曲蓬勃发展,其标准体系的建设也显越发重要,特别是LED模块电学性能中,关于EMC方面的标准要求需要更加完善. 下文的研究相信会引起大家的共鸣,从而为之而共同努力。 照明LED标准体系的建设是半导体照明工程项目中的重要课题之一。本文对LED模块在电学方面的’}生能要求应考虑的方面唯了一些探讨.除了一般规的电性能要求,着重关注了其中关千EMC方面的要求。这些性能要求对于照明LED模块而言是担当重要的 并逐渐政为国际关注的焦点。 前言 上世纪90年初的世纪蓝色LED发明后,白光LED技术有了突破性的进展。因为白色LED在光效率、生活和成本与普通光源无与伦比的潜在优势,以及可能面临突破,白光LED已被大多数
[电源管理]
TI推出新一代汽车前后灯 LED 驱动
TI 业界首款前灯双通道开关解决方案与后灯单 LED 短路检测解决方案可节省板级空间与成本。 2014 年 5 月 20 日,北京讯---日前,德州仪器 (TI) 宣布推出汽车产业首款前灯双通道开关 LED 驱动器与唯一一款支持后灯单短路 LED 检测的线性 LED 驱动器。与市场上其它 LED 驱动器不同,该 TPS92630-Q1 和 TPS92602-Q1 都具有高侧电流感应模拟调光与脉宽调制 (PWM) 调光功能,以及全面诊断与热管理功能,其可帮助设计人员创建符合多国不同交通规则要求的高灵活照明系统。应用范围包括汽车 LED 前灯、后灯以及车内照明灯等。 TPS92630-Q1(适用于汽车后灯)的主要特性与优势:
[汽车电子]
设计LED路灯时应该怎样选择恒流模块?
我们知道所有的LED都必须采用恒流源供电,但是目前很多路灯制造商大多是在LED模块已经设计好的情况下再来寻找合适的 恒流模块 。殊不知这种设计方法是会遇到问题的,至少使得这种设计不是最佳的。有可能还会要重新设计LED模块。 经常会收到客户的电话询问,你们的恒流驱动模块能够带多大的功率啊?这种问题实际上是无法回答的。因为恒流模块能够带多大的功率是和很多因素有关。从恒流模块本身来说,它主要是和散热要求和散热条件有关,当然也和驱动芯片的电流驱动能力有关。然而即使这些都已经确定下来,例如已经选定了SLM2842这一款恒流模块,那么他的驱动能力似乎应该完全确定了!其实不然!虽然它的极限驱动能力是可以知道,例如它的最大开关电流,
[工业控制]
设计<font color='red'>LED</font>路灯时应该怎样选择恒流模块?
LED照明格局巨变 企业迎来崛起新机遇
历经数年的波折发展,LED行业在种种质疑和诟病之中逐渐显现种波澜不惊的从容。2012年,“核心技术匮乏”、“质量良莠不齐”、“产能过剩”、“标准缺失”、“投标中标”和“政府采购”等成为业界议论焦点,而2013年“LED照明元年”、“倒闭潮”、“整合并购”、“还政于市场”、“建渠道打品牌”和“O2O”等关键词唱响整个神舟大地。 按图索骥不难发现,LED照明行业这几年来的巨变,更是商家、企业的契机。 第一大机会:“政府还政于市场”——政府采购、行业标准、地方标杆把LED照明产品,尤其是LED路灯的安全性、可靠性和寿命硬性带过了基本关。早前在没有任何征兆的前提下《深圳市LED产业发展规划(2009-2015)》被突然宣布废止
[电源管理]
开关电容ADC及其驱动放大器之间的阻抗谐振匹配方法
 高采样速率模数转换器(ADC)通常用在现代无线接收器设计中,以中频(IF)采样速率采集复数调制的信号。这类设计通常都选用基于CMOS开关电容的ADC,因为它们的低成本和低功耗特点很吸引人。但这类ADC采用一种直接连接到采样网络的无缓冲器的前端,这样就会出现驱动ADC的放大器的输入跟踪和保持阻抗随时间变化的问题。为了有效地驱动ADC,使噪声最低和有用信号失真最小,必须设计一种无源网络接口帮助抑制宽带噪声,并对跟踪阻抗和保持阻抗进行变换以便为驱动放大器提供更好的负载阻抗。针对几种常见的IF频率,本文中提出了一种谐振匹配方法,用于将跟踪和保持阻抗转换为比较容易计算的负载,从而实现抗锯齿滤波器的精密设计。    开关电容ADC   开
[电源管理]
开关电容ADC及其<font color='red'>驱动</font>放大器之间的阻抗谐振匹配方法
Hittite推出适用于0.8到3GHz频段地微波器件
Hittite公司近日推出两款新型的、集成了LO放大器的MMIC双平衡混频器,适用于0.8到3GHz频段的蜂窝技术、个人通信系统、3G、宽带、WIMAX和WiBro的应用。 新推出的HMC551LP4(E)和HMC552LP4(E)是集成了LO(本地振荡器)放大器的MMIC(单片微波集成电路)双平衡混频器,分别工作于0.8到1.2GHz和1.6到3GHz的频段,转换损耗为8Db,LO/RF(本地振荡器/射频)隔离高达30dB,输入IP3(三阶截取点,表示线性度或失真性能的参数)为27dBm。两款混频器均支持蜂窝技术、3G、WIMAX和WiBro的上变频或下变频应用。HMC551LP4(E)和HMC552LP4(E)采用5V电
[新品]
led大功率电源
  一、简介   大功率发光二极管用于一般照明是本世纪的新课题,其节能、安全、长寿命的综合优势将引发下一轮照明产业的革命。但是,大功率发光二极管是低电压单向导电器件,正常工作时的正向压降3-4伏.要用于一般照明必须解决电源变换的问题。   用原始电源给发光二极管供电有4种情况:低电压驱动发光二极管、过渡电压驱动发光二极管、高电压驱动发光二极管、市电驱动发光二极管。不同的情况在电源变换器的技术实现上有不同的方案。下面我们简要的介绍一下这几种情况下的电源驱动方法及其应用产品。   二、分类   一、低电压驱动发光二极管   低电压驱动就是指用低于发光二极管正向导通压降的电压驱动发光二极管,如一节普通干电池或者一节镍铬/镍氢电池,其供电
[电源管理]
STM32WB55_NUCLEO开发(9)----接收手机数据点亮LED
概述 本篇文章主要介绍如何使用STM32CubeMX对生成STM32WB工程,并通过与STM32WB配对,向该特征写入一个任意字节,绿色LED会切换。 最近在弄ST和瑞萨RA的课程,需要样片的可以加群申请:615061293 。 硬件准备 首先需要准备一个开发板,这里我准备的是NUCLEO-WB55RG 的开发板: 视频教学 听不到声音的请点击跳转进行观看。 源码下载 选择芯片型号 配置时钟源 HSE与LSE分别为外部高速时钟和低速时钟,在本文中使用外置的时钟源,故都选择Crystal/Ceramic Resonator选项,如下所示: 配置时钟树 RTC时钟配置 RFWKP时钟配置 查看开启ST
[单片机]
STM32WB55_NUCLEO开发(9)----接收手机数据点亮<font color='red'>LED</font>
小广播
最新电源管理文章
换一换 更多 相关热搜器件
更多每日新闻
电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved