如今，CFL和熒光燈幾乎完全被LED燈取代，LED燈大多采用圓形或方形平頂安裝LED燈的形式。

在本文中，我們將討論一個(gè)簡(jiǎn)單的電源操作降壓轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器可用作照亮3瓦至10瓦范圍內(nèi)的天花板LED燈的驅(qū)動(dòng)器。

該電路實(shí)際上是一個(gè)220 V至15 V SMPS電路，但由于它是非隔離設(shè)計(jì)，因此擺脫了復(fù)雜的鐵氧體變壓器和所涉及的關(guān)鍵因素。

雖然非隔離設(shè)計(jì)不能將電路與電源交流電隔離，但單元上的簡(jiǎn)單剛性塑料蓋很容易抵消這一缺點(diǎn)，保證絕對(duì)不會(huì)對(duì)用戶(hù)造成威脅。

另一方面，非隔離驅(qū)動(dòng)器電路最好的一點(diǎn)是，由于沒(méi)有關(guān)鍵的SMPS變壓器，它便宜，易于構(gòu)建，安裝和使用，取而代之的是簡(jiǎn)單的電感器。

意法半導(dǎo)體采用單個(gè)IC VIPer22A，使設(shè)計(jì)幾乎防損且永久，前提是輸入交流電源在規(guī)定的100 V和285 V范圍內(nèi)。

關(guān)于 IC VIPer22A-E

VIPer12A-E 和 VIPer22A-E 恰好是引腳對(duì)引腳匹配，專(zhuān)為眾多市電交流到直流電源應(yīng)用而設(shè)計(jì)。本文檔介紹一種使用VIPer12/22A-E的離線(xiàn)、非隔離式SMPS LED驅(qū)動(dòng)器電源。

此處包括四種獨(dú)特的驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)。芯片VIPer12A-E可用于驅(qū)動(dòng)12 V/200 mA和16 V 200 mA天花板LED燈。

VIPer22A-E 適用于采用 12 V/350 mA 和 16 V/350 mA 電源的更高功率的燈。

對(duì)于 10 V 至 35 V 的任何輸出電壓，都可以使用相同的 PCB 布局。這使得應(yīng)用非常多樣化，適用于為從 1 瓦到 12 瓦的各種 LED 燈供電。

在原理圖中，對(duì)于可在低于16 V時(shí)工作的負(fù)載較少，包括二極管D6和C4，對(duì)于需要超過(guò)16 V的負(fù)載，只需移除二極管D6和電容C4。

電路的工作原理

所有4種變體的電路功能基本相同。變化在啟動(dòng)電路階段。我們將解釋模型，如圖 3 所示。

轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)輸出不與市電交流 220V 輸入隔離。這導(dǎo)致交流零線(xiàn)與直流線(xiàn)的輸出地共用，從而提供與電源中性線(xiàn)的反向參考連接。

這種LED降壓轉(zhuǎn)換器成本更低，因?yàn)樗灰蕾?lài)于傳統(tǒng)的鐵氧體E磁芯變壓器和隔離式光耦合器。

電源交流線(xiàn)路通過(guò)二極管D1施加，該二極管將交替的交流半周期整流至直流輸出。C1、L0、C2構(gòu)成餅濾波器{以幫助}最小化EMI噪聲。

選擇濾波電容的值以管理可接受的脈沖谷值，因?yàn)殡娙菝扛舭胫芷诔潆娨淮?。可以?yīng)用幾個(gè)二極管代替D1，以承受高達(dá)2 kV的紋波突發(fā)脈沖。

R10 滿(mǎn)足幾個(gè)目標(biāo)，一個(gè)是限制浪涌浪涌，另一個(gè)是在發(fā)生災(zāi)難性故障時(shí)用作保險(xiǎn)絲。繞線(xiàn)電阻處理浪涌電流。

根據(jù)系統(tǒng)和安全規(guī)格，耐火電阻器和保險(xiǎn)絲工作得非常好。

C7 通過(guò)調(diào)平線(xiàn)路和中性點(diǎn)干擾來(lái)控制 EMI，而無(wú)需 Xcap。這款天花板LED驅(qū)動(dòng)器肯定會(huì)符合并通過(guò)EN55022“B”級(jí)規(guī)范。如果負(fù)載需求較低，則可以從電路中省略此C7。

C2內(nèi)部產(chǎn)生的電壓通過(guò)連接在一起的引腳5至8施加到IC的MOSFET漏極。

在內(nèi)部，IC VIPer 具有一個(gè)恒定電流源，可為 Vdd 引腳 4 提供 1mA 電流。該1 mA電流用于為電容器C3充電。

一旦Vdd引腳上的電壓擴(kuò)展到14.5 V的最小值，IC的內(nèi)部電流源就會(huì)關(guān)閉，VIPer開(kāi)始觸發(fā)ON/OFF。

在這種情況下，電源通過(guò) Vdd 帽傳遞。在Vdd電容降至9 V以下之前，該電容器內(nèi)部存儲(chǔ)的電力必須高于提供輸出負(fù)載電流所需的功率以及輸出電容器充電的功率。

在給定的電路原理圖中可以注意到這一點(diǎn)。因此，選擇電容值以支持初始開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間。

當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，Vdd電容內(nèi)的電荷下降到低于最小值，從而使內(nèi)置高壓電流發(fā)生器的IC能夠觸發(fā)新的啟動(dòng)周期。

電容器的充電和放電階段決定了電源的打開(kāi)和關(guān)閉時(shí)間段。這減少了RMS對(duì)所有部件的變暖影響。

調(diào)節(jié)此電路包括Dz、C4和D8。D8在整個(gè)循環(huán)期間將C4充電至峰值，而D5處于導(dǎo)通模式。

在此期間，二極管的正向壓降將降低IC的電源或基準(zhǔn)電壓，從而彌補(bǔ)D8壓降。

因此，齊納電壓主要等同于輸出電壓。C4 連接到 Vfb 和電源源上，以平滑調(diào)節(jié)電壓。

Dz 是一款 12 V、1?2 W 齊納二極管，具有 5 mA 的特定測(cè)試電流額定值。這些齊納二極管的額定電流較小，可提供更高精度的輸出電壓。

如果輸出電壓低于16 V，則可以如圖3所示設(shè)置電路，其中Vdd與Vfb引腳隔離。一旦IC內(nèi)置電流源為Vdd電容器充電，Vdd在最壞的情況下就可以達(dá)到16V。

具有5%最小容差的16 V齊納電壓可以是15.2 V，此外內(nèi)置接地電阻為1.230k Ω可額外產(chǎn)生1.23 V電壓，總電壓為16.4 V。

對(duì)于16 V及更大的輸出，Vdd引腳和Vfb引腳可以完全按照?qǐng)D4所示提升公共二極管和電容濾波器。

電感器選擇

D5要求是高速開(kāi)關(guān)二極管，但D6和D8可以是普通整流二極管。

DZ1用于將輸出電壓固定為16 V。降壓轉(zhuǎn)換器的特性使其在空載條件下在峰值點(diǎn)充電。建議使用比輸出電壓高3至4 V的齊納二極管。

圖3

上圖3顯示了天花板LED燈原型設(shè)計(jì)的電路圖。它專(zhuān)為最佳電流為 350 mA 的 12 V LED 燈而設(shè)計(jì)。

如果需要較小的電流，則可以將VIPer22A-E轉(zhuǎn)換為VIPer12A-E，并將電容器C2從10 μF降低到4.7 μF。這提供了多達(dá) 200 mA 的電流。

圖4

上圖4顯示了相同的設(shè)計(jì)，除了16 V或更高輸出外，D6和C4可以省略。跳線(xiàn)將輸出電壓與 Vdd 引腳連接。

布局思路和建議

L 值提供指定輸出電流的連續(xù)模式和非連續(xù)模式之間的閾值限制。為了能夠在不連續(xù)模式下工作，電感的值必須小于：

L = 1/2 x R x T x （1 - D）

其中R表示負(fù)載電阻，T表示開(kāi)關(guān)周期，D表示占空比。您會(huì)發(fā)現(xiàn)需要考慮幾個(gè)因素。

首先，不連續(xù)性越大，最大電流越大。該電平必須通過(guò)VIPer22A-E的脈沖電流控制保持在最小脈沖以下，即0.56 A。

另一種是，當(dāng)我們使用更大尺寸的電感器持續(xù)工作時(shí)，由于VIPer IC內(nèi)MOSFET的開(kāi)關(guān)赤字，我們會(huì)遇到多余的熱量。

電感器規(guī)格

不用說(shuō)，電感電流規(guī)格應(yīng)大于輸出電流，以避免電感磁芯飽和的機(jī)會(huì)。

電感L0可以通過(guò)在合適的鐵氧體磁芯上纏繞24 SWG超漆包銅線(xiàn)來(lái)構(gòu)建，直到達(dá)到470 uH的電感值。

同樣，電感L1可以通過(guò)在任何合適的鐵氧體磁芯上纏繞21 SWG超漆包銅線(xiàn)來(lái)構(gòu)建，直到達(dá)到1 mH的電感值。

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