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基于AP3706的隔离式AC/DC LED驱动电路


        近年来,大功率高亮度LED发展迅速,在发光效率不断提高的同时,其价格不断下降。这使得led照明成为未来绿色照明的希望。但LED驱动电路的设计仍然面临许多困难。由于LED需要低压直流电源驱动,在交流电网输入条件下,需要AC/DC转换器将交流电压转变成低压直流电,同时控制LED的电流恒定,输入和输出的电气隔离也是一项安全要求。开发高可靠性、体积小、低成本的LED驱动电路成为LED照明能否得到大规模应用的关键因素之一。

       本文将介绍基于BCD公司最新LED驱动电路控制芯片AP3706开发的一款高性价比的隔离式AC/DC LED驱动电路,该方案仅采用极少的元件就实现了宽电压范围输入、恒流输出,并能满足LED驱动电路的各项要求。

        AP3706具有以下特点:驱动反激式电路工作在断续导通模式下;无需副边光耦及恒压恒流控制电路,利用原边控制技术实现恒压恒流输出;无需采用环路补偿电路就能实现稳定控制;随机频率调制技术可降低系统EMI;驱动外部三极管低电压开通,从而降低了开关损耗;其它特点包括内部软起动功能、输出开路及过压保护功能和短路保护功能。图1为AP3706的管脚图。

 

图1:AP3706的管脚图。
图1:AP3706的管脚图。

 

恒流输出控制原理

 

  
图2:反激式电路副边输出电流波形图。
图2:反激式电路副边输出电流波形图。

        AP3706恒流输出控制原理如下:图2所示为反激式电路副边输出电流波形,定义输出二极管D2的导通时间为Tons,关断时间为Toffs,输出电流峰值为Ipks,变压器原边绕组匝数Np,副边匝数Ns。在恒流输出工作模式下,AP3706控制开关占空比,保持输出二极管D2的导通时间Tons和关断时间Toffs比例恒定,在一个开关周期内,输出电流的平均值为:

 

 

根据安培定理,输出二极管D2刚导通时输出电流峰值Ipks与变压器原边电流峰值Ipk有如下关系:

 

 

因此,输出电流的平均值为:

 

 

AP3706通过检测原边电流,控制原边电流峰值恒定,同时控制开关占空比,保持输出二极管D2的导通时间Tons和关断时间Toffs比例恒定,实现了输出电流的恒定。

 

电路设计

 

电路设计要求输入交流电压范围85~265V,输出负载为1颗到4颗3W LED串联,保持1A恒定输出电流。系统整体电路原理图如图3所示。

 

图3:基于AP3706的12W led驱动电路原理图。
图3:基于AP3706的12W LED驱动电路原理图。

 

        图3中的变压器T1采用EE20磁芯,有4个绕组,原边绕组Np电感量1.2mH,原边绕组与副边绕组Ns匝比为80:11。Na为辅助绕组,为芯片AP3706供电。由于负载要求1颗到4颗LED串联,输出电压变化范围大,因此采用了由C4、Q4、Z1、R20、C11组成的稳压供电电路。电阻R3、R10为AP3706提供启动电流。反馈绕组Nfb检测输出二极管D1的导通期间的输出电压,经电阻R16、R15分压后送AP3706 FB脚比较,提供输出电压开路保护。原边开关电流经电阻R2检测,经R4、R7送达AP3706 CS脚进行电流比较,从而确保输出电流恒定。D4、R9、C6为开关Q1关断时RCD吸收嵌位。

 

实验结果

 

输出电流变化如下表所示。

 

输出电流变化。
输出电流变化。

 

输出电压电流波形如图4所示。

 

图4:CH1:Vo;CH2:Io。
图4:CH1:Vo;CH2:Io。

 

不同负载条件下效率测试结果如图5所示。

 

图5:不同负载条件下效率测试结果。
图5:不同负载条件下效率测试结果。

 

传导EMI峰值和平均值测试结果如图6所示。

 

图6:传导EMI峰值和平均值测试结果。
图6:传导EMI峰值和平均值测试结果。

 

本文小结

       本文主要探讨基于BCD公司最新LED驱动电路控制芯片AP3706开发的LED驱动电路,实现了宽电压范围输入,恒流输出,具有方案新颖、元件数少、体积小、成本低、性能优越等特点,可以满足LED驱动电路的一系列指标要求。

文章出处:BCD半导体


AP3706.PDF  
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