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1、第8章 应用DC/DC变换器实现市电供电的非隔离LED驱动电路设计详解,如果HB LED驱动电路不需要电气隔离，则选用带有电气隔离的解决方案就显现出电路的负载和元器件成本高的问题。为什么可以不用电气隔离了？原因很简单，什么时候看到白炽灯需要电气隔离了？只有在影响人身安全的场合，如机床照明等。在家庭一般照明甚至台灯都不需要电气隔离，这是一个共识，为了补救这个没有电气隔离的问题于是在民间又喝多关于电气安全的小常识和注意事项（如不要用潮湿的手拧灯泡，不要用潮湿的抹布擦灯泡和灯头，不要将手指伸进灯头里等等）于是220V灯泡用起来也是安全的，同样，荧光灯、节能灯也是安全的，那么HB LED驱动电路干吗非
2、用隔离的不可呢？结论也是明显的，HB LED也可以采用非隔离驱动方式，以尽可能的减少元器件和电路的成本。本章设计的内容就是非隔离HB LED驱动电路的设计。,其内容有：小功率HB LED驱动电路设计分析、比较大功率的HB LED驱动电路以及带有功率因数校正的HB LED驱动电路设计分析。应用器件可以是单片开关电源芯片，也可以是类似非隔离开关电源电路形式，甚至可以是单及功率因数校正电路形式。 HB LED驱动电路需要电气隔离的原因只有一个，这就是大功率HB LED需要散热，需要配置散热器，而一般的散热器是导电的。如果将散热器绝缘可能会很困难，因此不如将驱动电路做成隔离型更为方便，这就是为什么HB
3、 LED驱动电路需要电气隔离的原因。,8.1 应用LinkSwitch的小功率高亮度（HB）LED驱动电路设计分析,为什么小功率非隔离型HB LED驱动电路首先选择Link Switch？结论非常简单！因为利用Link Switch的自身限流特性可以在电路设计时不需要外置电流限制元件，其二Link Switch不需要辅助电源供电，其三是Link Switch可以构成效率高于反激式变换器的降压型非隔离变换器。,8.1.1 HB LED夜灯设计实例（DI-92） 1基本设计思路 如果电路选用反激式电路拓扑，就可以利用Link Switch的限流特性和电感储能特性，可以求得输出功率PO： 其中：L、
4、ILIMT、fSW、分别为电感量（亨利）、Link Switch电流限制值（安培）、开关频率（赫兹）、效率。 在已知输出功率、Link Switch电流限制值、开关频率、效率的基础上可以求得电感值： 利用反激式电路拓扑Link Switch用于夜灯的HB LED驱动电路如下图，在这里应用了价格低廉的小电流HB LED，采用多只小电流HB LED串并联的方式实现所需要的要求。,利用反激式电路拓扑Link Switch用于夜灯的HB LED驱动电路,需要清楚的是：夜灯是一种不能影响睡眠又要能够晚上深夜的一些必要的活动给予最低限度的照明，因此这个夜灯及不需要很大功率，也不需要很好的显色性。基于这个原
5、因，流过HB LED的电流就不需要是恒定的直流电，而允许电流脉动很大的脉冲电流，这样做的目的就是要节省掉输出滤波电容器，以降低成本和电路的体积。 上图选用了单相半波整流电路，这是为了尽可能的降低元器件的数量和成本。由于整个电路的功率很小，仅0.5W。所以这种在很多国家禁止使用的电路还是可以用的。正是输出功率很小，故保险丝也用保险丝电阻（R1）为了尽可能简化电磁兼容电路，整流输出滤波电路选用型滤波电路，用高频特性好的电阻替代电感。,为了尽可能的简化电路，电路中取消了反馈电路，即Link Switch的反馈端开路。这样做对反激式电路是危险的，除非能够确保负载绝对不开路，这就是POWER Int的设
6、计实例（DI-92）存在的问题，作者的观点是反激式开关电源必须考虑反馈的问题，以确保电路在任何情况下都不能出现问题。由于没有了反馈电路，简化了电路，同时Link Switch仅需要一个旁路电容器，是最简单的电路。 上图中的HB LED采用了4串、3并的方式，工作电流为313mA=39mA，输出电压约为12V。输出功率约为0.5W。 电感的电感量根据输出功率（0.5W）、开关频率（66kHz）、限流值（电流断续工作状态为136mA）求得： 可以选择1mH/0.15A电感。,设计实例的实物图,2电路板图,电路的元件明细,电路效率与电源电压的关系,输入电压为85VAC时Link Switch的开关管
7、电压、电流波形,输入电压为265VAC时Link Switch的开关管电压、电流波形,电源电压115VAC时的输出电流波形（时间刻度：每格5s；电流量程：每格50mA）,电源电压230VAC时的输出电流波形（时间刻度：每格5s；电流量程：每格50mA）,8.1.2 85VAC365VAC输入，915V/300mA输出的HB LED驱动电路（di131） 这是一款3WLED卤素射灯的替换方案，使用LinkSwitch-TN的非隔离降压式变换器电路拓扑。 1电路特点 其特点是： 可安装到标准GU10灯杯的底部； 恒流(CC)输出；,驱动电流不受LED VF变化的影响； 很好的输入调整率(5%)，使
8、发光恒定； 不会出现令人不悦的线频率闪烁； 全球通用输入电压范围； 可以空载共作：无LED时可做测试； 可以自动重启动：可承受长期的短路输出； 热关断：保护Link Switch安全工作；,2实物尺寸有多大？,电路图,工作原理 电路由整流电路、整流后的滤波电路、有Link Switch构成的降压型变换器，反馈电路的辅助电源和电流检测反馈电路构成。 从上图看到，为了将电路装进细小的空间中，电路不得不分别做在三个电路板上。 最下面的电路板时整流滤波电路。为了简化电路板，输入保险电阻一端焊接在电路板上，另一端作为电路引出线与灯脚连接。这个电路板有输入保险电阻、整流桥、两个滤波电容器、滤波电感。这一部
9、分电路如下图,整流滤波部分的电路,第三层电路板部分的电路,上图电路是一个降压型变换器电路，如果不需要对输出电压控制（稳定），也不需要对输出电流精确的控制，则由Link Switch构成的降压型变换器的电路将极其简单。但是在实际上，为了确保输出端的元件不受变换器输入的高电压冲击（输出滤波电容器的耐压一般选得满足输出电压的要求即可，远低于输入电压）以及对负载的冲击，输出电压需要稳定。可以通过对FB端的控制实现。 由于Link Switch在直流母线的高边，这个电压远高于输出电压，这时需要用一个字句电路获得输出电压的监测与反馈。如上图中的VD1、VD2和C5。通过这个电路获得到输出电压在Link S
10、witch的开关管关闭时，由于续流二极管VD3导通将Link Switch的S端接到直流母线的负端，这时输出电压可以通过二极管VD1、VD2送到电容器C5，由C5在Link Switch开关管开通时保持C5存储的“输出电压”。这个输出电压通过电阻R7送到Link Switch的FB端实现输出电压的反馈。,需要对输出电流进行比较精确的控制，仅仅靠Link Switch的限流功能就显得不够了，需要另设限流控制电路。这个电路也需要辅助电源。 上图电路采用的输出电流控制是一种最常见的用双极晶体管的基极-发射极的导通电压作为参考电压、用晶体管VT2作为误差放大器。由于这个电路里控制信号需要高电位，因此需
11、要将VT2所产生的低电位信号再经过以及晶体管VT1电路反相实现。,第三层电路的电路板图 这是一个双面电路板，左图为顶层，右图为底层。,整流滤波电路板的元件明细,HB LED驱动电路板的元件明细,测试结果及分析 室温条件下效率与输入电压的关系,室温条件下输出电流与输入电压的关系,输出电压与输出电流的关系,电源电压为85V时满负载的Link Switch的电压、电流波形,电源电压为265V时满负载的Link Switch的电压、电流波形,输入电压85VAC时的输出电压输出电流波形 图中：上边的波形为电压波形，量程为每格5V；下图为电流波形，量程为每格0.1A,输入电压265VAC时的输出电压输出电
12、流波形,8.2 应用LinkSwitch的输出70V/130mA的高亮度（HB）LED驱动电路设计,上图电路输出电压仅仅10V左右，在这个输出电压下的Link Switch中的开关管导通占空比太低，对于非隔离型HB LED驱动电路是不大合理的，需要提高输出电压。本节的设计实例是一个输出电压高达70V的应用案例。,输出电压70V的HBLED驱动电路,8.3 应用其他开关电源芯片的高亮度（HB）LED驱动电路设计,如果利用上图的主回路电路拓扑还可以用其他的单片开关电源芯片实现，如利用NCP1010系列。,既然电子镇流器可以采用镇流电感镇定灯管电流。那么，也可以将电子镇流器的逆变器部分加镇流电感之后再加一个高频整流电路和滤波电容器平滑输出电流就可以实现用电子镇流器芯片实现HB LED驱动电路。如下图,应用电子镇流器控制芯片的HB LED驱动电路,上图电路的输出电压可以达到100V，这样就可以驱动进30只HB LED，电流可以达到150mA。 如果需要获得输出350mA的输出电流并得到良好的芯片散热，可以选用IR2153加两只MOSFET。电路如图,用IR2153的HB LED驱动电路,8.4 应用电子镇流器控制芯片的高亮度（HB）LED驱动电路分析,
