一種非隔離LED的恒流驅動電源

湯澤容

摘要：LED朝著大功率、高亮度、低成本的方向發展。目前，日亞化學已研發出lOOLm/W的LED產品。LED用途廣泛，發明初期主要用作儀器、儀表的指示器。隨著LED技術的進步與工藝的發展，目前有新型的大功率LED用作汽車的尾燈與日常照明。大功率LED作照明之用時，因LED的工作電壓與工作電流呈非線性的關系，而為其供電的電流大小與發光亮度有密切的關系，因此要求使用恒流供電模式。因LED作路燈照明或日常照明之用時與人體沒有直接接觸的機會，所以，從成本等因素來考慮，完全可采用非隔離的供電系統為其供電，而采用POWERINT公司的LNK306單片控制IC正能實現大功率LED恒流恒壓供電的要求。本文對一種非隔離LED的恒流驅動電源的設計進行簡介。

關鍵詞：非隔離;LED;恒流;驅動電源

一、電路指標

輸入電壓：85～264VAC;輸出電壓：3.5V;輸出電流：350mA（恒流）。

二、電路組成

電路由輸入整流濾波電路、開關直流降壓電路、反饋取樣控制電路組成。

三、電路工作原理

某些電子設備和家用電器并不需要使用輸入與輸出完全隔離的開關電源。例如，直流電機的驅動電源，空調、無霜冰箱和微波爐中的穩壓電源等，照明用LED的驅動電源本身就屬于隔離系統，因此可使用非隔離式開關電源供電，但要求這種開關電源的電路簡單、成本低、電源轉換效率高和可靠性高，使用與維護方便。Linkswitch-TN系列產品提供了7種非隔離的電路連接方式，考慮到對負載器件的安全性及LED需要恒流的供電模式的特性，本設計選擇了第6種接線方式，即正端降壓/升壓式（Buck-Boost）恒流驅動電路。

正端降壓/升壓式（Buck-Boost）恒流驅動電路如圖1所示。其主要特點如下：負壓輸出;可做升壓或降壓輸出，做升壓式輸出時U0>U1，做降壓式時I0

圖1電路基本工作原理如下：輸入電路由可熔斷電阻Rl、VD1、VD2、Cl、C2和濾波電感Ll組成;電源調整電路由LNK306P、儲能電感L2、VD3、R2、C4和C5組成。當LNK306導通時，輸入電流IIN經（LNK306）D→（LNK306）S→L2→C2（一）構成回路，將輸入電流IIN儲存在電感L2中（電感電流按U1/I1，線性增加），極性為上正下負;當LNK306截止時，因電感電流不能突變（電感電流按U1/I1，線性減小），極性為下正上負;L2中儲存的能量經L2的下端（地）→LED（負載）→VD3→R2→I→L2的上端構成回路。VD3為整流管;C5是輸出濾波電容;R2為限流保護電阻;C4與R2并聯以消除雜訊干擾;VD4與VD5構成簡單的穩壓電路。負載電流I0在R2上產生的電壓降是US=I0R2，US經R3與R4分壓，在R4上得到的分壓電壓作為反饋電壓給LNK306的FB端，FB端正常工作電壓是1.65V，可通過調整R3與R4分壓比來調整輸出電流的大小。LNK306的FB端根據反饋電壓的大小來控制內部MOSFET的導通時間，即通過跳過周期的方式來對輸出電流進行調節的。當輸出電流增加時，I0在R2上產生的電壓降也線性增加，在R4上的分壓值也增加，因此流人引腳FB的電流FB也會增加，若電流IFB>49uA，則隨后的周期將被跳過，直到IFB<49uA;反之相反。因此當負載減輕時將跳過許多周期，負載加重時跳過的周期減少。如發生輸出過載或短路故障時，Linkswitch-TN開關就進入自動重啟動階段，輸出功率降為POM×6%，從而限制了平均輸出功率。

本電路的構成非常簡單，包括LNK306在內僅有17個元件，主要元器件的選擇原則是：L2是儲能電感，采用帶鐵氧體磁芯的電感，以便降低成本和減小音頻噪聲，為使電感電流工作在CCM模式，電感量選為1.5mH。續流二極管VD3：本設計采用連續模式工作，要求trr≤35ns，UF4005屬于超快恢復二極管，其trr=35ns，能滿足工作模式的要求。反饋電阻R3和偏置電阻R4;由R3和R4構成的電阻分壓器應使引腳FB的電壓保持在1.65V，此電阻的精度直接影響到反饋電壓的高低，進而影響到恒流值，因此選±1%精度的電阻。

四、電路特點

本電路的構成非常簡單，包括LNK306在內僅有17顆元件，成本較低，符合照明產品量大、價低的要求，并且因元件少、體積小，完全可把整個電路板安裝在GU10等燈頭內，使用方便安全可靠。

五、注意事項

（1）當把用上述電路組成的PCB板放入燈頭內時，要特別注意整個電路的轉換效率，如效率太低則不能長期安全、可靠地工作，所以必須設法提高電源轉換效率。應當注意在取樣電阻R2上的功耗PR2=I2OUTR2=0.352×5.6=0.686/（w），該功耗占了整個轉換效率10%以上。因此可改用放大器來作取樣反饋。

（2）可熔斷電阻Rl在電路中起當LNK306等元件損壞時的保護作用，在選擇該電阻時要注意兩個關鍵點：①電阻本身的耗散功率必須滿足在開機瞬間耐沖擊電流的要求;②該電阻的材料不能用碳膜的，而必須用金屬膜的，因碳膜電阻抗沖擊能力太差。如成本允許最好用熔斷器。

（3）如要獲得較高的恒流精度，反饋到FB的信號可使用放大器來獲得。這樣做不但可提高恒流精度，而且可降低取樣電阻R2的阻值，從而提高電路的整體轉換效率。放大器的工作電壓可由BP端提供。