一个LED驱动电源电路解析

1、一，先从一个完整的LED驱动电路原理图讲起。本文所用这张图是从网上获取，并不代表具体某个产品，主要是想从这个图中，跟大家分享目前典型的恒流驱动电源原理，同时跟大家一起分享大牛对它的理解，希望可以帮到大家。那么本文只做定性分析，只讨论信号的过程，对具体电压电流的参数量在这里不作讨论。如图1某LED驱动电路原理图，这是一款可 AC/DC输入方式的LED驱动电路，使用无电解电容。是比较典型的 LED驱动电路。图1 :某款LED驱动电路原理图二，原理分析：为了方便分析，把图1分成几个部分来讲, 1 :输入过压保护-主要是雷击或者市冲击带来的浪涌）RI145R/1W eRV 简单的过压保拍号珞.击品，足输入过压保护电路如图2 :图2输入过压保护电路如果是DC电压从“+48V、GNG两端进来通过R1的电阻，此电阻的作用 是限流，若后面的线路出现短路时， R1流过的电流就会增大，随之两端压降跟 着增大，当超过1W时就会自动断开，阻值增加至无穷大，从而达到保护输入 电路+48V不受到负载的影响）限流后进入整流桥， R1与RV构成了一个简单 过压保护电路，RV是一个压敏元件，是利用具有非线性的半导体材料

2、制作的而 成，其伏安特性与稳压二极管差不多，正常情况显高阻抗状态，流过的电流很少， 当电压高到一定的时候（主要是指尖峰浪涌，如打雷的时候高脉冲用通过市电用 入进来），压敏RV会显现短路状态，直接截取整个输入总电流，使后面的电路 停止工作，此时，由于所有电流将流过 R1和RV,因R1只有1W的功率，所 以瞬间可以开路，从而保护了整个电路不被损坏。2、整流滤波电路：当交流 AC输入时，则桥式整流器是利用二极管的单向 导通性进行整流的最常用的电路，将交流电转变为直流电。当直流 DC（+48V） 电压直接进入整流桥BD时，输出一个上正下负的直流电压，如果+48V电源本 身也是直流的，那整流桥的作用就是对输入起到的是极性保护作用，无论输入是上正下负还是上负下正都不会损坏驱动电源，通过 C1C2L1 进行滤波，图3是一个lch型滤波电路，目的是将整流后的电压波形平滑的直流电图3LC!型滤波电路3、箝位吸收电路：图4红框内为箝位吸收电路。箝路电路存在的理由其实 就是保护IC里面的MOS管，其过程为-整流滤波以后的电压分成2路，一路 通过变压器绕组后进入U1的TK5401的第7、8脚，下文会介绍U1,

3、先看箝 位这一路，这路是通过 R1、C3、D2然后也连到7、8脚，这个R1、C3、D2 就组成了一个简单的箝位电路，主要功能就是用来吸收尖峰和浪涌的， 和RV压 敏电阻作用不同的是，RV主要是防止打雷或者市电冲击起到保护作用，箝位功 能是吸收变压器TRANS2-2绕组两端的反向电动势，消除自激振荡，起到快速 复位作用，为变压器一个周期做准备，如果变压器得不到复位就会饱和， 会失去 感抗，R1和C3组成了一个RC充放电回路，用来反向积累的电动势，D2主要是隔离作用，变压器在正半周的时，感应电动势为上正下负时，使整过环路处 于断开状态，而变压器进入负半周时，给箝位电路提供通路，快速将电动势环路 处于断开状态，而等变压器进入负半周时，给箝位电路提供通路，快速将电动势 释放，从而达到保护IC里头的MOS管不被尖峰击穿而损坏。I O5,5O图4:箝位吸收电路4、 U1工作原理：这款LED驱动IC-TK5401 驱动器，主要的特点是为 无需在应用电路上使用电解电容器而设计的。该IC的主要特点是高低电压过流保护补偿，不需要电解电容的高PF值。内置高电压功率MOS管650/1.9 欧姆, 支持通用交流

4、输入电压 AC85V-265V,该IC的驱动电路通过脉冲检测漏电流 峰值，在D/ST（7脚，8脚）端电压高于OCP电压时关闭功率MOS管，漏电流 保护连接在s/ocp（1脚）和GND（3脚）间的电流采样电阻。当采样电阻的压降达 到OCP电压阀值，就关闭功率MSG管。通俗一点说，该电路的变压器采用反激式工作方式，如图 5:即变压器的初级和次级的相位是相反的，在同一时间，两者相关180度。本文引用地址：http:/ :变压器采用反激工作方式整流滤波后通过变压器绕组然后进到IC的7、8脚，这个7、8脚就是IC 里面MOS管的“D极”也叫漏极，接地的是“S极”也叫源极，整过电源电压的变 换都由D极”和S极两个引脚的接通和断开来实现，就是它们工作时会一直处在 接通和不接通状态，反复的接通和断开使变压器实现在电-磁-电的变换，至于它是怎么进行接通和不接通的？这个频率又是多少？下面分析一下工作过程：第一次变换的建立：当U1上电，通过7、8脚连通的内部启动电路给供 电，使用U1开始工作，止匕时U1将输出方波脉冲传递给U1内部MOS管的“G 极”也叫栅极，使D极和S极接通，这时D极和S级等电位，而S极又

5、是接地 的，等于把变压器的一端瞬间接地，从而产生回路，变压器是感性元件，电流不 能突变，所以它自身会产生感抗来阻止电流突变。 按照线性的曲线进行变化，慢 慢上升，为了能够阻止它突然，它会产生一个与它相反的感应电压势来抑制它， 这样一来，下面的绕组和次组绕组就会跟着产生电动势， 从而产生电压，电一磁 一电转换的机理也在于此，当然这是变压器和磁性材料本身具有的特性。第二次变换的建立：当变压器下面的绕组产生电动势以后 （我们通常把它 叫着正反馈供电绕组），通过D3整流，R3限流，再经C4滤波后分成二路进行 供电，一路给U1的第2脚供电，另一路给光电耦合器件 PC817供电，当第2 脚开始供电时，U1内部的整个PWM供电控制系统将自动转到由正反馈绕组供 电，使内部振荡电路继续工作，从而输出第 2个脉冲控制信息，使MOS管开次 开通，如此周而复始的使用MOS不断的处理开和关状态进而让变压器工作在电 -磁-电的转换状态。图6是TK5401工作时序。图7为TK5401内部框图。图6: TK5401工作时序 图7: TK5401内部框图5:输出整流电路：如图8为输出整流电路。变压器工作以后，次级就会输

6、 出一个电压通过D4整流，C8和L1进行滤波，然后给LED灯进行供电，这里 的L1除了能够滤波，还有续流的作用，就是保持输出电流的一致性，正是利用 电感中的电流不能突然这一特性。图8:输出整流电路6:恒流电路：恒流电路是整个电路原理图的实质，如图8,是恒流电路的几个组成部分。为了更清楚的说明恒流的工作，有必要重新认识这个 U1。Pin管脚标识功能说明1S OCP功率MOS管源板连接电流F艮定?Vcc电源3GND地.4LSLED电流输出5COMPErrAmp输出，相位补偿7D/ST启动电流的功率MOS管潟梭输入S匚5/DCFD/SrXVCCD/ST1ITIwM般 cn图9: U1引脚说明U1的每个引脚功能，8脚为MOS输入端，6脚是空脚，5脚外接的电容是 振荡电容，直接决定了 RC时间常数，就是充放电时间，一般充电 MOS管是接 通时间，放电是断开时间，4脚是电压检测脚，通过对4脚的电压值控制输出脉 冲的占空比，3脚接地端，2脚是U1供电脚，第1脚外接的电阻和第5脚的电 容组成了 RC电路，给U1内部提供振荡源，脉冲的充放电时间常直接由这个电 阻和电容决定。4脚外接的光耦PC817,另一端PC817和输出电路R4两端相 并联，R7在这里是起到检测电流的作用，根据电压 =电流*电阻的原理，电流 越大，R4两端的电压就会越大，电压越大，那么并连到 R4两端的PC817也 会有电压并且开始导通，导通后副边的 RV也会跟着导通，就是它内阻下降，这 样一来第4脚的电压就会上升，上升以后与U1里面的基础电压相对比，然后会 直接输出一个信号使MOS管提成关断，从而达到恒流目的。图10 :恒流电路三，总结：LED驱动电源电路图和其他用电器电源电路一样，不同的是 led 驱动电源可能设计图会不一样，但它的输出电流是恒定的，理想的电路是无论 LED的特性曲线怎么变化，驱动电源的电流保持不变.这是LED的伏安特性决 定。作为电源工程师，我们知道LED的特性需要恒流驱动，才能保证其亮度的均 匀，长期可靠的发光。LED是节能产品，驱动电源也要符合节能的要求。今天给 大家分析的这个仅仅是LED的一个典型可以AC/DC输入，且可采用无电解电 容驱动电路的一个案例原理，只是做了一些定性分析，有空再给大家分析LED驱动其他方面的内容。

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