【快乐分享】基于AP3706的大功率LED驱动电源的设计

只看该作者 · 2013-7-22 20:03

随着LED照明技术的发展进步，LED产品以节能、环保、光效高、无热辐射、寿命超长等优点逐渐被市场和消费者所接受。LED灯具与传统照明灯具相比，相同照度下节能70%以上，寿命更是长达40000小时以上。本设计采用采BCD公司研发的大功率LED驱动电路控制芯片AP3706，研发了一款AC\DC隔离式大功率LED驱动电路，此电路以较少的元器件实现了恒压、恒流的输出，宽电压范围输入，最大限度的满足了大功率LED驱动电路的各项要求。
AP3706具有以下特点：1）通过原边控制实现恒压恒流输出；2）省略传统的光耦反馈电路；3）避免了繁琐的环路补偿电路，电路控制精度得到进一步提高；4）芯片内部采用了随机频率变化控制方式，最大限度减少系统的EMI干扰[2]； 5）电路工作在非连续模式；6)采用了谷底开关技术，进一步降低电源的损耗；7）内部软启动功能；8）具有输出开路、短路、过压保护功能。
电路设计要求是输入电压AC 85V-265V，输出负载为4颗到6颗Vf =3.5V的大功率LED，保持0.35 A恒流电流输出，效率73%~85%。

只看该作者 · 2013-7-22 20:10

电路原理图如下：

只看该作者 · 2013-7-22 20:18

交流输入整流滤波电路
通过桥式整流电路D1对交流输入电压进行整流，将输入的交流电压转变为为高压直流电压。电路中C1，L1，L2，C2组成的π型滤波电路，目的是对电路中产生的各种频率的EMI噪声进行有效的抑制。电感L1主要对中频EMI噪声进行抑制，电感L2具有高频特性对电路中产生的高频EMI噪声具有良好的抑制作用[3]。通过电路中设置的F1对输入浪涌电流进行抑制，同时F1作为电流保险保护后级电路安全运行。为了更好地通过雷击测试电路设计时采用R18为电感L1提供电流旁路通路。

只看该作者 · 2013-7-22 20:19

功率变化部分
电路中变压器(T1)担负着初次级能量传递的功能，通过AP3706控制功率三极管(Q1)的开通与关断之间的不断转换，电路初级侧的直流高压通过变压器耦合到次级变化成低压输出。功率三极管在开通与关断的瞬间都会产生电压尖峰和EMI噪声，为了抑制电压尖峰以及EMI噪声，电路设计时加入了RCD吸收电路，即电路中R9、D4、C6组成的电路。输出整流滤波电路由肖特基二极管(D2)和电解电容(C3,C5)组成，电阻R5和电容C12组成了次级RC吸收电路，用于抑制肖特基二极管(D2)开通、关断瞬间激增的电压尖峰和由此产生的EMI电磁辐射噪声。为了保证电路在空载时输出电压在稳定范围内，设计时电路中增加了负载电阻R13。

只看该作者 · 2013-7-28 10:10

3.3 AP3706外围电路设计
设计中AP3706的供电电路与输出电压反馈控制电路共用一个辅组绕组。在一些输出电压精度要求比较高的电路设计中，为了达到次级输出电压的精度控制可以采用反馈电压与AP3706供电电压分开供电的供电方式，分压电阻R15，R16采用精度为1%的电阻对绕组的输出电压进行分压，为反馈端口提供更加精确的电压。二极管D3和电容C4组成整流滤波电路为AP3706提供工作电压。为了达到整体电路的工作效果电路设计时AP3706周围电子元器件必须尽可能的与之减小距离。
电阻R3、R10为AP3706提供初始启动电流，为了保证电路在低压输入时正常工作，同时兼顾电路整体效率，电阻R3、R10的总阻值为1.5MΩ。电路初级最大峰值电流通过精度为1%的精密电阻R2、R4设定。通过设定电阻R8、R7的比值，可以调整电路的输出电压调整率与输出电流的精度。
4 电路性能测试结果
经过对电路进行实际满载测试，在输入电压Vin=230V时电路的效率大于78%，该电路的设计符合能源之星EPS2.0对主动模式平均效率要求的最终标准，电源满负载效率与输入电压对照见图3。并且该电路在空载时电源的输入功率为78mW@115Vac 和160mW @ 230Vac，电源空载输入功率与输入电压对照见图4。

图3. 电源满负载与输入电压对照
Fig3. Full load efficiency vs. input voltage

图4 电源空载输入功率与输入电压对照
Fig4. No load input power vs. input voltage
输入电压不同的条件下电路恒压恒流输出的特性曲线见图5，由测试曲线数据判断，该电源的恒压恒流性能稳定。

图5. 电路恒压恒流输出特性
Fig5. CV/CC Characteristic
5结论
本文基于BCD公司最新推出的原边控制电路控制芯片AP3706开发的大功率LED驱动电路，不仅实现了宽电压范围输入，恒压、恒流输出，同时省略了光耦反馈电路以及次级控制电路，具有整体电路元件数量较少，体积小，成本低，性能优越、方案新颖等特点，可以满足大功率LED驱动电路的一系列指标要求。

只看该作者 · 2014-12-9 13:01

mark

只看该作者 · 2014-12-9 19:08

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