散熱、驅(qū)動電源、光源是做好一個LED照明產(chǎn)品最關(guān)鍵的幾個部分。雖然散熱顯得尤為重要，散熱效果直接影響到照明產(chǎn)品的壽命質(zhì)量，但是光源是整個產(chǎn)品的核心部分，驅(qū)動電源本身的壽命及輸出電流、電壓的穩(wěn)定性對產(chǎn)品的整體壽命質(zhì)量也有很大影響。

LED驅(qū)動電源也是一個配套產(chǎn)品，目前市場上的電源品質(zhì)參差不齊，下面提供一些LED驅(qū)動電源的相關(guān)知識。

一、 什么是LED驅(qū)動電源

LED驅(qū)動電源把電源供應(yīng)轉(zhuǎn)換為特定的電壓電流以驅(qū)動LED發(fā)光的電壓轉(zhuǎn)換器，通常情況下：LED驅(qū)動電源的輸入包括高壓工頻交流(即市電)、低壓直流、高壓直流、低壓高頻交流(如電子變壓器的輸出)等。而LED驅(qū)動電源的輸出則大多數(shù)為可隨LED正向壓降值變化而改變電壓的恒定電流源。LED電源核心元件包括開關(guān)控制器、電感器、開關(guān)元器件(MOSfet)、反饋電阻、輸入濾波器件、輸出濾波器件等等。根據(jù)不同場合要求、還要有輸入過壓保護(hù)電路、輸入欠壓保護(hù)電路，LED開路保護(hù)、過流保護(hù)等電路。

二、LED驅(qū)動電源的特點

(1)高可靠

性特別像LED路燈的驅(qū)動電源，裝在高空，維修不方便，維修的花費也大。

(2) 高效率

LED是節(jié)能產(chǎn)品，驅(qū)動電源的效率要高。對于電源安裝在燈具內(nèi)的結(jié)散熱非常重要。電源的效率高，它的耗損功率小，在燈具內(nèi)發(fā)熱量就小，也就降低了燈具的溫升。對延緩LED的光衰有利。

(3)高功率因素

功率因素是電網(wǎng)對負(fù)載的要求。一般70瓦以下的用電器，沒有強制性指標(biāo)。雖然功率不大的單個用電器功率因素低一點對電網(wǎng)的影響不大，但晚上使用照明量大，同類負(fù)載太集中，會對電網(wǎng)產(chǎn)生較嚴(yán)重的污染。對于30瓦~40瓦的LED驅(qū)動電源，據(jù)說不久的將來，也許會對功率因素方面有一定的指標(biāo)要求。

(4)驅(qū)動方式

現(xiàn)在通行的有兩種：其一是一個恒壓源供多個恒流源，每個恒流源單獨給每路LED供電。這種方式，組合靈活，一路LED故障，不影響其他LED的工作，但成本會略高一點。另一種是直接恒流供電也就是“中科慧寶“改采用的驅(qū)動方式，LED串聯(lián)或并聯(lián)運行。它的優(yōu)點是成本低一點，但靈活性差，還要解決某個LED故障，不影響其他LED運行的問題。這兩種形式，在一段時間內(nèi)并存。多路恒流輸出供電方式，在成本和性能方面會較好。也許是以后的主流方向。

(5)浪涌保護(hù)

LED抗浪涌的能力是比較差的，特別是抗反向電壓能力。加強這方面的保護(hù)也很重要。有些LED燈裝在戶外，如LED路燈。由于電網(wǎng)負(fù)載的啟甩和雷擊的感應(yīng)，從電網(wǎng)系統(tǒng)會侵入各種浪涌，有些浪涌會導(dǎo)致LED的損壞。因此分析“中科慧寶“的驅(qū)動電源在浪涌保護(hù)方面應(yīng)該有一定的欠缺，而至于電源及燈具頻繁更換，LED驅(qū)動電源要有抑制浪涌的侵入，保護(hù)LED不被損壞的能力。

(6)保護(hù)功能

電源除了常規(guī)的保護(hù)功能外，最好在恒流輸出中增加LED溫度負(fù)反饋，防止LED溫度過高;要符合安規(guī)和電磁兼容的要求。

三、按驅(qū)動方式分類

(1)恒流式恒流驅(qū)動電路輸出的電流是恒定的，而輸出的直流電壓卻隨著負(fù)載阻值的大小不同在一定范圍內(nèi)變化，負(fù)載阻值小，輸出電壓就低，負(fù)載阻值越大，輸出電壓也就越高;恒流電路不怕負(fù)載短路，但嚴(yán)禁負(fù)載完全開路;恒流驅(qū)動電路驅(qū)動LED是較為理想的，但相對而言價格較高;應(yīng)注意所使用最大承受電流及電壓值，它限制了LED的使用數(shù)量。

(2)穩(wěn)壓式當(dāng)穩(wěn)壓電路中的各項參數(shù)確定以后，輸出的電壓是固定的，而輸出的電流卻隨著負(fù)載的增減而變化;穩(wěn)壓電路不怕負(fù)載開路，但嚴(yán)禁負(fù)載完全短路;以穩(wěn)壓驅(qū)動電路驅(qū)動LED，每串需要加上合適的電阻方可使每串LED顯示亮度平均;亮度會受整流而來的電壓變化影響。

四、整體恒流和逐路恒流工作方式優(yōu)缺點

與整體恒流相較，逐路恒流雖然缺點比較多，成本也比較高。但是它能真正的起到保護(hù)LED和延長LED的壽命，所以逐路恒流才是未來的趨勢。

1）、輸入95~265V，輸出23V/280~300mA

2）、可驅(qū)動大功率7*1W

3）、體積最小，尺寸40mm*17mm*17mm

4）、PI方案，符合CE認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)PMC測試

5)、寬壓恒流，性能穩(wěn)定，轉(zhuǎn)換效率高

五、LED驅(qū)動電源電路圖

1、先從一個完整的LED驅(qū)動電路原理圖講起。本文所用這張圖是從網(wǎng)上獲取，并不代表具體某個產(chǎn)品，主要是想從這個圖中，跟大家分享目前典型的恒流驅(qū)動電源原理，同時跟大家一起分享大牛對它的理解，希望可以幫到大家。那么本文只做定性分析，只討論信號的過程，對具體電壓電流的參數(shù)量在這里不作討論。如圖1某LED驅(qū)動電路原理圖，這是一款可AC/DC輸入方式的LED驅(qū)動電路，使用無電解電容。是比較典型的LED驅(qū)動電路。

圖1LED驅(qū)動電路原理圖

原理分析：為了方便分析，把圖1分成幾個部分來講

1：輸入過壓保護(hù)---主要是雷擊或者市沖擊帶來的浪涌

2：整流濾波電路---將交流（或者是直流）變成直流的過程

3：箝位電路---------主要是吸收變壓器工作時產(chǎn)生的尖峰和反向電動勢

4：IC工作過程--------主要是IC的供電原理，變壓器的工作方式，電壓變換過程。

5：輸出整流---------將交流再次變成平滑理想的直流電壓過程

6：恒流原理---------電路中穩(wěn)定輸出電流控制過程分析

圖2輸入過壓保護(hù)電路

1、輸入過壓保護(hù)電路：如果是DC電壓從“+48V、GNG”兩端進(jìn)來通過R1的電阻，此電阻的作用是限流，若后面的線路出現(xiàn)短路時，R1流過的電流就會增大，隨之兩端壓降跟著增大，當(dāng)超過1W時就會自動斷開，阻值增加至無窮大，從而達(dá)到保護(hù)輸入電路+48V不受到負(fù)載的影響)限流后進(jìn)入整流橋， R1與RV構(gòu)成了一個簡單過壓保護(hù)電路，RV是一個壓敏元件，是利用具有非線性的半導(dǎo)體材料制作的而成，其伏安特性與穩(wěn)壓二極管差不多，正常情況顯高阻抗?fàn)顟B(tài)，流過的電流很少，當(dāng)電壓高到一定的時候(主要是指尖峰浪涌，如打雷的時候高脈沖串通過市電串入進(jìn)來)，壓敏RV會顯現(xiàn)短路狀態(tài)，直接截取整個輸入總電流，使后面的電路停止工作，此時，由于所有電流將流過R1和RV，因R1只有1W的功率，所以瞬間可以開路，從而保護(hù)了整個電路不被損壞。

2、整流濾波電路：當(dāng)交流AC輸入時，則橋式整流器是利用二極管的單向?qū)ㄐ赃M(jìn)行整流的最常用的電路，將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?。?dāng)直流DC(+48V)電壓直接進(jìn)入整流橋BD時，輸出一個上正下負(fù)的直流電壓，如果+48V電源本身也是直流的，那整流橋的作用就是對輸入起到的是極性保護(hù)作用，無論輸入是上正下負(fù)還是上負(fù)下正都不會損壞驅(qū)動電源，通過C1\C2\L1進(jìn)行濾波，圖3是一個LCΠ型濾波電路，目的是將整流后的電壓波形平滑的直流電。點擊放大圖片

圖3LCΠ型濾波電路

3、箝位吸收電路：圖4紅框內(nèi)為箝位吸收電路。箝路電路存在的理由其實就是保護(hù)IC里面的MOS管，其過程為--整流濾波以后的電壓分成2路，一路通過變壓器繞組后進(jìn)入U1的TK5401的第7、8腳，下文會介紹U1，先看箝位這一路，這路是通過R1、C3、D2然后也連到7、8腳，這個R1、C3、D2就組成了一個簡單的箝位電路，主要功能就是用來吸收尖峰和浪涌的，和RV壓敏電阻作用不同的是，RV主要是防止打雷或者市電沖擊起到保護(hù)作用，箝位功能是吸收變壓器TRANS2-2繞組兩端的反向電動勢，消除自激振蕩，起到快速復(fù)位作用，為變壓器一個周期做準(zhǔn)備，如果變壓器得不到復(fù)位就會飽和，會失去感抗， R1和C3組成了一個RC充放電回路，用來反向積累的電動勢，D2主要是隔離作用，變壓器在正半周的時，感應(yīng)電動勢為上正下負(fù)時，使整過環(huán)路處于斷開狀態(tài)，而變壓器進(jìn)入負(fù)半周時，給箝位電路提供通路，快速將電動勢環(huán)路處于斷開狀態(tài)，而等變壓器進(jìn)入負(fù)半周時，給箝位電路提供通路，快速將電動勢釋放，從而達(dá)到保護(hù)IC里頭的MOS管不被尖峰擊穿而損壞。

圖4箝位吸收電路

4、 U1工作原理：這款LED驅(qū)動IC--TK5401驅(qū)動器，主要的特點是為無需在應(yīng)用電路上使用電解電容器而設(shè)計的。該IC的主要特點是高低電壓過流保護(hù)補償，不需要電解電容的高PF值。內(nèi)置高電壓功率MOS管650/1.9歐姆，支持通用交流輸入電壓AC85V--265V,該IC的驅(qū)動電路通過脈沖檢測漏電流峰值，在D/ST(7腳，8腳)端電壓高于OCP電壓時關(guān)閉功率MOS管，漏電流保護(hù)連接在s/ocp(1腳)和GND(3腳)間的電流采樣電阻。當(dāng)采樣電阻的壓降達(dá)到OCP電壓閥值，就關(guān)閉功率MSG管。

通俗一點說，該電路的變壓器采用反激式工作方式，如圖5：即變壓器的初級和次級的相位是相反的，在同一時間，兩者相關(guān)180度。

圖5變壓器采用反激工作方式

整流濾波后通過變壓器繞組然后進(jìn)到IC的7、8腳，這個7、8腳就是IC里面MOS管的“D極”也叫漏極，接地的是“S極”也叫源極，整過電源電壓的變換都由D極”和S極兩個引腳的接通和斷開來實現(xiàn)，就是它們工作時會一直處在接通和不接通狀態(tài)，反復(fù)的接通和斷開使變壓器實現(xiàn)在電--磁-電的變換，至于它是怎么進(jìn)行接通和不接通的?這個頻率又是多少?下面分析一下工作過程：

①第一次變換的建立：當(dāng)U1上電，通過7、8腳連通的內(nèi)部啟動電路給供電，使用U1開始工作，此時U1將輸出方波脈沖傳遞給U1內(nèi)部MOS管的“G極”也叫柵極，使D極和S極接通，這時D極和S級等電位，而S極又是接地的，等于把變壓器的一端瞬間接地，從而產(chǎn)生回路，變壓器是感性元件，電流不能突變，所以它自身會產(chǎn)生感抗來阻止電流突變。按照線性的曲線進(jìn)行變化，慢慢上升，為了能夠阻止它突然，它會產(chǎn)生一個與它相反的感應(yīng)電壓勢來抑制它，這樣一來，下面的繞組和次組繞組就會跟著產(chǎn)生電動勢，從而產(chǎn)生電壓，電—磁—電轉(zhuǎn)換的機理也在于此，當(dāng)然這是變壓器和磁性材料本身具有的特性。

②第二次變換的建立：當(dāng)變壓器下面的繞組產(chǎn)生電動勢以后(我們通常把它叫著正反饋供電繞組)，通過D3整流，R3限流，再經(jīng)C4濾波后分成二路進(jìn)行供電，一路給U1的第2腳供電，另一路給光電耦合器件PC817供電，當(dāng)?shù)?腳開始供電時，U1內(nèi)部的整個PWM供電控制系統(tǒng)將自動轉(zhuǎn)到由正反饋繞組供電，使內(nèi)部振蕩電路繼續(xù)工作，從而輸出第2個脈沖控制信息，使MOS管開次開通，如此周而復(fù)始的使用MOS不斷的處理開和關(guān)狀態(tài)進(jìn)而讓變壓器工作在電-磁-電的轉(zhuǎn)換狀態(tài)。圖6是TK5401工作時序。圖7為TK5401內(nèi)部框圖。

圖6TK5401工作時序

圖7TK5401內(nèi)部框圖

5、輸出整流電路：如圖8為輸出整流電路。變壓器工作以后，次級就會輸出一個電壓通過D4整流，C8和L1進(jìn)行濾波，然后給LED燈進(jìn)行供電，這里的L1除了能夠濾波，還有續(xù)流的作用，就是保持輸出電流的一致性，正是利用電感中的電流不能突然這一特性。

6、恒流電路：恒流電路是整個電路原理圖的實質(zhì)，如圖8，是恒流電路的幾個組成部分

為了更清楚的說明恒流的工作，有必要重新認(rèn)識這個U1。

圖9U1引腳說明

U1的每個引腳功能，8腳為MOS輸入端，6腳是空腳，5腳外接的電容是振蕩電容，直接決定了RC時間常數(shù)，就是充放電時間，一般充電MOS管是接通時間，放電是斷開時間，4腳是電壓檢測腳，通過對4腳的電壓值控制輸出脈沖的占空比，3腳接地端，2腳是U1供電腳，第1腳外接的電阻和第5腳的電容組成了RC電路，給U1內(nèi)部提供振蕩源，脈沖的充放電時間常直接由這個電阻和電容決定。4腳外接的光耦PC817,另一端PC817和輸出電路R4兩端相并聯(lián)， R7在這里是起到檢測電流的作用，根據(jù)電壓=電流*電阻的原理，電流越大，R4兩端的電壓就會越大，電壓越大，那么并連到R4兩端的PC817也會有電壓并且開始導(dǎo)通，導(dǎo)通后副邊的RV也會跟著導(dǎo)通，就是它內(nèi)阻下降，這樣一來第4腳的電壓就會上升，上升以后與U1里面的基礎(chǔ)電壓相對比，然后會直接輸出一個信號使MOS管提成關(guān)斷，從而達(dá)到恒流目的。

圖10恒流電路

五、總結(jié)：LED驅(qū)動電源電路圖和其他用電器電源電路一樣，不同的是led驅(qū)動電源可能設(shè)計圖會不一樣，但它的輸出電流是恒定的,理想的電路是無論LED的特性曲線怎么變化,驅(qū)動電源的電流保持不變. 這是LED的伏安特性決定。作為電源工程師,我們知道LED的特性需要恒流驅(qū)動,才能保證其亮度的均勻,長期可靠的發(fā)光。LED是節(jié)能產(chǎn)品，驅(qū)動電源也要符合節(jié)能的要求。今天給大家分析的這個僅僅是LED的一個典型可以AC/DC輸入，且可采用無電解電容驅(qū)動電路的一個案例原理，只是做了一些定性分析

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