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0 引言
当今社会,能源短缺日益突出,环境污染日益严重,节能与环保问题早已成为社会讨论的焦点。传统白炽灯光效低,功耗大;荧光灯的寿命短,易碎,且废弃物存在汞污染;高压气体放电灯(HID)寿命短,功耗大,且存在电磁辐射等危害。LED效率高、寿命长、可靠性高、色彩丰富、可调光,是理想的第四代光源。[1]LED以其节能、环保等优点,受到社会各界的广泛关注。在相同灯亮度下,LED的能耗仅为白炽灯的1/8,也就是说,一个5W的LED灯,其亮度相当于一个40W的白炽灯。因此,LED照明技术的普及,能源危机和环境污染等问题定能得到缓解。
1 AP1682简介
AP1682是由BCD公司(上海新进半导体制造有限公司)研发的一款LED驱动芯片。基于AP1682的AC/DC LED驱动器支持全电压(85VAC~265VAC)输入,且具备PFC(Power Factor Correction,功率因数校正)功能,通过PFM(Pulse Frequency Modulation,脉冲频率调制)和PSR(Primary Side Regulation,原边控制)技术实现对输出电流的精确控制。
AP1682具备丰富的保护功能,包括OVP(Over Voltage Protection,输出过压保护)、OCP(Over Current Protection,输出短路保护)、OTP(Over Temperature Protection,温度保护)等等。此外,基于AP1682的LED驱动器具有许多优点,如:1)、宽范围VCC工作电压(8V~32V);2)、IC内置加速启动功能;3)、采用PSR控制技术,无需副边CV/CC(Constant Voltage and Constant Current)控制回路;4)、低启动电流等等。
AP1682的引脚配置及引脚说明分别如图1.1及表1-1所示。
1.1 AP1682的应用拓扑
基于AP1682的LED驱动器,一般采用Fly-back拓扑或者是Buck-Boost拓扑,利用变压器原边控制方法(PSR),使变压器工作在电流断续(DCM, Discontinuous Current Mode)模式。
以Fly-back拓扑为例,其系统框图如图1.2所示。在拓扑为Buck-Boost时,变压器为一个单电感,相当于在Fly-back拓扑时,其变压器匝比为1,因此AP1682在Buck-Boost拓扑中的应用,这里不在赘述。
1.2 输入电压检测
如图1.2所示, 通过R3、R4、R5、R6组成的分压电路,VS引脚检测线电压的瞬时值,VPK引脚检测线电压相应的均值。IC内部通过 计算,得到一个正弦信号,再与IC内部参数相乘,作为原边MOS管的电流基准,当原边电流达到该基准时,MOS管关断。一般在VS与GND之间放置一个100pF的陶瓷电容,以滤去高频噪声,而VPK的信号需经过R7(330K)和C4(1uF)组成的低通滤波器(转折频率<10Hz)滤波。VS与VPK的电压范围在0~3.5V之间,对于Fly-back应用,VS与VPK的最大值一般设计为3V,而 的值一般设计在0~1之间。
由表3-1中的数据可见,驱动器效率在85%以上,达到了设计要求。究其效率损耗,主要集中在MOS管的导通损耗及开关损耗、副边续流二极管的导通损耗和变压器的铜损。输入电压线性调整率约为0.7%,在1%以内,可见驱动器具有很高的恒流精度。同时,驱动器的PF值在0.9以上,且THD基本小于8%。均达到了设计目标。
4 结束语
LED照明较其他照明方式有许多的优点,但是LED灯珠需由直流电流驱动,这就使得LED灯具不能直接应用于市电上,因此LED驱动器是必不可少的。然而,开关型LED驱动器,不仅仅是简单地为LED提供直流电流,还要注意驱动器自身的效率和对电网的谐波污染。同时,驱动器的寿命也至关重要,可以设想,如果LED驱动器寿命很短,LED灯珠寿命再长也没有意义。
本文较详细地介绍了基于AP1682的LED驱动器设计,同时设计实现了基于Fly-back拓扑、全电压输入、33V/330mA输出的驱动器样机。测试表明样机具有较高的效率、PF在0.9以上,且输入电流的THD小于8%,这可以为LED生产商提供一些有益的参考。
参考文献(References)
[1] 王琪. 基于FAN7527B的LED电源设计[J]. 电子元器件应用. 2011.08.06.
[2] 赵修科. 开关电源中磁性元器件[M]. 南京航空航天大学出版社. 2004.
[3] AP1682 design and application not
当今社会,能源短缺日益突出,环境污染日益严重,节能与环保问题早已成为社会讨论的焦点。传统白炽灯光效低,功耗大;荧光灯的寿命短,易碎,且废弃物存在汞污染;高压气体放电灯(HID)寿命短,功耗大,且存在电磁辐射等危害。LED效率高、寿命长、可靠性高、色彩丰富、可调光,是理想的第四代光源。[1]LED以其节能、环保等优点,受到社会各界的广泛关注。在相同灯亮度下,LED的能耗仅为白炽灯的1/8,也就是说,一个5W的LED灯,其亮度相当于一个40W的白炽灯。因此,LED照明技术的普及,能源危机和环境污染等问题定能得到缓解。
1 AP1682简介
AP1682是由BCD公司(上海新进半导体制造有限公司)研发的一款LED驱动芯片。基于AP1682的AC/DC LED驱动器支持全电压(85VAC~265VAC)输入,且具备PFC(Power Factor Correction,功率因数校正)功能,通过PFM(Pulse Frequency Modulation,脉冲频率调制)和PSR(Primary Side Regulation,原边控制)技术实现对输出电流的精确控制。
AP1682具备丰富的保护功能,包括OVP(Over Voltage Protection,输出过压保护)、OCP(Over Current Protection,输出短路保护)、OTP(Over Temperature Protection,温度保护)等等。此外,基于AP1682的LED驱动器具有许多优点,如:1)、宽范围VCC工作电压(8V~32V);2)、IC内置加速启动功能;3)、采用PSR控制技术,无需副边CV/CC(Constant Voltage and Constant Current)控制回路;4)、低启动电流等等。
AP1682的引脚配置及引脚说明分别如图1.1及表1-1所示。
1.1 AP1682的应用拓扑
基于AP1682的LED驱动器,一般采用Fly-back拓扑或者是Buck-Boost拓扑,利用变压器原边控制方法(PSR),使变压器工作在电流断续(DCM, Discontinuous Current Mode)模式。
以Fly-back拓扑为例,其系统框图如图1.2所示。在拓扑为Buck-Boost时,变压器为一个单电感,相当于在Fly-back拓扑时,其变压器匝比为1,因此AP1682在Buck-Boost拓扑中的应用,这里不在赘述。
1.2 输入电压检测
如图1.2所示, 通过R3、R4、R5、R6组成的分压电路,VS引脚检测线电压的瞬时值,VPK引脚检测线电压相应的均值。IC内部通过 计算,得到一个正弦信号,再与IC内部参数相乘,作为原边MOS管的电流基准,当原边电流达到该基准时,MOS管关断。一般在VS与GND之间放置一个100pF的陶瓷电容,以滤去高频噪声,而VPK的信号需经过R7(330K)和C4(1uF)组成的低通滤波器(转折频率<10Hz)滤波。VS与VPK的电压范围在0~3.5V之间,对于Fly-back应用,VS与VPK的最大值一般设计为3V,而 的值一般设计在0~1之间。
由表3-1中的数据可见,驱动器效率在85%以上,达到了设计要求。究其效率损耗,主要集中在MOS管的导通损耗及开关损耗、副边续流二极管的导通损耗和变压器的铜损。输入电压线性调整率约为0.7%,在1%以内,可见驱动器具有很高的恒流精度。同时,驱动器的PF值在0.9以上,且THD基本小于8%。均达到了设计目标。
4 结束语
LED照明较其他照明方式有许多的优点,但是LED灯珠需由直流电流驱动,这就使得LED灯具不能直接应用于市电上,因此LED驱动器是必不可少的。然而,开关型LED驱动器,不仅仅是简单地为LED提供直流电流,还要注意驱动器自身的效率和对电网的谐波污染。同时,驱动器的寿命也至关重要,可以设想,如果LED驱动器寿命很短,LED灯珠寿命再长也没有意义。
本文较详细地介绍了基于AP1682的LED驱动器设计,同时设计实现了基于Fly-back拓扑、全电压输入、33V/330mA输出的驱动器样机。测试表明样机具有较高的效率、PF在0.9以上,且输入电流的THD小于8%,这可以为LED生产商提供一些有益的参考。
参考文献(References)
[1] 王琪. 基于FAN7527B的LED电源设计[J]. 电子元器件应用. 2011.08.06.
[2] 赵修科. 开关电源中磁性元器件[M]. 南京航空航天大学出版社. 2004.
[3] AP1682 design and application not