基于AX2028控制芯片的LED驅(qū)動電路設(shè)計(jì)

作為一種新型的節(jié)能、環(huán)保的綠色光源產(chǎn)品，led擁有廣闊的市場前景。市場現(xiàn)階段已經(jīng)出現(xiàn)上千款LED驅(qū)動IC。其中我們遇到比較多的是單芯片線路結(jié)構(gòu)（圖1a）。

根據(jù)IC的數(shù)據(jù)表可知，這類IC為工作于PWM方式的高效LED驅(qū)動控制電路，借助于外部電路，能適應(yīng)從8V到450V 的寬輸入電壓范圍。通過外部的電阻（或電容）可設(shè)定固定頻率控制外部功率MOS管，以恒流的方式可靠地驅(qū)動LED串。LED的電流可以通過選擇恰當(dāng)?shù)南蘖麟娮鑱碓O(shè)定。同時提供線性調(diào)光功能，支持低頻可變占空比的數(shù)字脈沖（PWM）調(diào)光功能。

根據(jù)應(yīng)用場合和按照不同的標(biāo)準(zhǔn)，其驅(qū)動方案可以分為三種。

按照PWM調(diào)節(jié)方式，可以分成恒定頻率和恒定關(guān)斷時間兩類（圖1）。

在穩(wěn)定狀態(tài)下加在電感兩端的電壓乘以導(dǎo)通時間等于關(guān)斷時刻電感電壓乘以關(guān)斷時間：Von*Ton=Voff*Toff，即（Vin-Vo）*Ton=Vo*Toff。

從電感的計(jì)算公式可以看出這兩者之間的差異性，圖1a中的電感計(jì)算式為L = （Vin–Vo） * Ton /ΔI ，圖1b中的電感計(jì)算式為L＝Vo*Toff/ΔI。Io=Ip-ΔI /2。如圖2所示電流波形示意圖，電感確定后，圖2a中輸入電壓Vin變化導(dǎo)致紋波電流ΔI變化，以致輸出電流變化；圖2b中的紋波電流ΔI與輸入電源電壓無關(guān)。因此在電壓波動較大的寬電壓應(yīng)用環(huán)境下，使用恒定關(guān)斷時間電路方式。

按照是否隔離，可以分成隔離和非隔離兩類。

隔離和非隔離驅(qū)動方式主要針對市電交流輸入而言。當(dāng)采用圖3a的非隔離方式時，建議工作在電流連續(xù)模式；當(dāng)采用圖3b的隔離方式時，建議變壓器工作在非連續(xù)方式（即每個周期結(jié)束時，變壓器無剩磁），這樣可以保證每次開關(guān)周期，變壓器原邊傳送給副邊的能量相同（與電源電壓無關(guān)）。

圖3b隔離方式為反激式電路結(jié)構(gòu)，當(dāng)Q1導(dǎo)通時，原邊繞組電流增加，副邊繞組無電流，負(fù)載通過C2續(xù)流。當(dāng)Q1關(guān)斷時，副邊繞組導(dǎo)通，變壓器存儲的能量通過副邊繞組釋放為負(fù)載。變壓器轉(zhuǎn)移功率P＝1/2*Imax*Imax*L*Fosc。采用這種隔離方式時，必須注意副邊不在環(huán)路控制中，有可能出現(xiàn)大電流從而損害LED。使用時必須增加保護(hù)電路限流。

按照電源類別，可以分成交流和直流兩類。

當(dāng)交流市電作輸入時，只需要將電源電壓整形濾波后接入直流應(yīng)用電路。

基于AX2028的LED驅(qū)動電路設(shè)計(jì)

LED產(chǎn)品對其驅(qū)動電源的要求包括：穩(wěn)定、可靠、高效、通用。AX2028是一款LED驅(qū)動恒流控制芯片，系統(tǒng)應(yīng)用電壓范圍為12VDC至600VDC，占空比為0～100%，固定關(guān)斷時間工作模式。它支持交流85V～265V輸入，非隔離和隔離應(yīng)用方案。AX2028采用獨(dú)特的技術(shù)進(jìn)行恒流控制和補(bǔ)償方法，使LED電流在交流85V～265V范圍內(nèi)變化小于±3％。AX2028采用優(yōu)化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使得系統(tǒng)效率高于92％?？蓮V泛應(yīng)用于E14、E27、PAR30、PAR38、GU10等燈杯和LED日光燈。

AX2028具有多重LED保護(hù)功能，包括LED開路保護(hù)、LED短路保護(hù)、過溫保護(hù)。在系統(tǒng)故障出現(xiàn)的時候，電源系統(tǒng)進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)，直到故障解除，系統(tǒng)又重新進(jìn)入正常工作模式。

在AX2028_TUBE_18W非隔離應(yīng)用設(shè)計(jì)（圖4）中，LED光源陣列設(shè)計(jì)為0.06W白光LED（SMT或草帽燈）24個串聯(lián)、12串并聯(lián)的方案，驅(qū)動288個小功率WLED，總功率為18W。

電路采用了EMI抑制電路、整流濾波電路、填谷PFC電路、AX2028恒流系統(tǒng)電路來驅(qū)動LED工作。

AX2028_TUBE_12W簡化板應(yīng)用方案的性能指標(biāo)如下：

寬電壓AC 85～265v；輸出 12串12并

電流220MA±1MA（輸出電流可調(diào)）

電壓調(diào)整率：1%

負(fù)載調(diào)整率：3%

電源效率＞88%

PFC＞0.92

THD＜45

短路保護(hù)

開路保護(hù)；空載輸出限壓＜48V（限壓可調(diào)）

MOS溫升＜20℃

規(guī)格指標(biāo)：

單面PCB布局

190mm*16mm*11mm，適合T8、T10、日光燈管

不易導(dǎo)致器件虛焊，貼片采用豎式排列

無噪聲

采用獨(dú)特電路結(jié)構(gòu)，無閃爍

高性價比

對于非隔離的燈具，其設(shè)計(jì)原理可延用上述LED日光燈應(yīng)用典型方案設(shè)計(jì)思路經(jīng)行選擇，改變LED光源排列方式，則可以變換成各種不同形式的LED燈具。針對各種LED燈具對驅(qū)動電源的不同要求，可以改變電源的輸出特性設(shè)計(jì)來滿足各不相同的需求。AX2028可應(yīng)用于設(shè)計(jì)隔離與非隔離的球泡燈、PAR燈、筒燈、嵌燈、洗墻燈、臺燈、可控硅調(diào)光燈等LED光源燈具的驅(qū)動電源。

本文小結(jié)

AX2028在設(shè)計(jì)上的重大改進(jìn)使得性能更趨完善，固定Toff工作模式、高占空比、高達(dá)92%的效率、高恒流精度等特性，使其更適用于LED照明燈具的驅(qū)動電源應(yīng)用。
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