在目前的LED驅(qū)動電源設(shè)計過程中，我們所設(shè)計的LED電源產(chǎn)品需要符合恒流驅(qū)動的要求，這樣才能最大限度的適應(yīng)不同工作環(huán)境的要求。在今天的LED驅(qū)動電源方案分享中，我們將會為大家分享一種基于SA7527的電源設(shè)計方案，希望能夠通過本文的分享，對各位工程師們的研發(fā)工作有所幫助。

在本文中，我們所設(shè)計的這一基于SA7527的LED電源自適應(yīng)驅(qū)動方案，其總體的設(shè)計框圖如下圖圖1所示。

圖1 基于SA7527的LED自適應(yīng)驅(qū)動框圖

在本方案設(shè)計的該種LED電源運(yùn)行過程中，其本身的工作原理可以總結(jié)為：接通電源后，市電經(jīng)過50Hz整流被送入由高頻變壓器初級繞組和開關(guān)管組成的主回路。之后，經(jīng)高頻變壓、整流得到所需的輸出。這種利用SA7527芯片所設(shè)計出的LED驅(qū)動電源，周邊電路簡潔，且具有低浪涌電流、高功率因素、低成本的特點(diǎn)。該電源方案還具備寬電壓輸入范圍、恒流/恒壓特性以及具有自動光衰補(bǔ)償功能。

在本方案中，我們所設(shè)計的恒流驅(qū)動LED電源，其主控制芯片所采用的是8腳封裝SA7527。SA7527的功能非常強(qiáng)大，它除了通用的PWM控制芯片的功能外，還提供了內(nèi)置R/C濾波器、啟動定時器、過電壓保護(hù)、零電流檢測、乘法器、內(nèi)部帶隙基準(zhǔn)以及特殊防擊穿電路等功能，這種控制芯片的內(nèi)部框圖如下圖圖2所示。

圖2 SA7527內(nèi)部框圖

高頻變壓器設(shè)計

在完成了對控制芯片的選擇和LED電源系統(tǒng)框圖的設(shè)計后，接下來我們需要進(jìn)行該電源方案的高頻變壓器設(shè)計和參數(shù)計算。根據(jù)開關(guān)電源高頻變壓器的基本理論，當(dāng)輸出功率25W，開關(guān)頻率取30kHz時，選定變壓器磁心為EI25磁心。這種結(jié)構(gòu)的磁心具有線圈繞制方便、分布參數(shù)影響小、磁心窗口利用率高、散熱性好、系統(tǒng)絕緣可靠等優(yōu)點(diǎn)。同時，我們需要考慮到線包損耗與溫升問題，因此在本方案中，我們把電流密度定為4A/mm²，那么，初級和次級用<0.41線徑的漆包線繞制，反饋用<0.19漆包線。計算輸入/輸出電壓比例關(guān)系確定初/次級匝數(shù)比為：120:40，另外再加8匝SA7527反饋繞組。

在該種LED恒流驅(qū)動電源的高頻變壓器設(shè)計過程中，為了進(jìn)一步減小分布參數(shù)的影響，在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，我們所設(shè)計的初級線圈采用雙線并繞連接的結(jié)構(gòu)，次級采用分段繞制，串聯(lián)相接的方式。在變壓器的絕緣方面，線圈絕緣選用抗電強(qiáng)度高、介質(zhì)損耗低的復(fù)合纖維絕緣紙。

寬電壓輸入

在本方案中，我們所設(shè)計的該種LED驅(qū)動電源需要符合恒流驅(qū)動的設(shè)計要求，因此，在寬電壓輸入的要取值計算方面，把輸入整流高壓取樣信號與輸出的檢測電壓分別輸入SA7527乘積運(yùn)算的兩輸入端3腳和2腳（MUL端子和SO端子），運(yùn)算結(jié)果作為PWM的控制信號。當(dāng)輸入電壓降低時，乘積運(yùn)算的結(jié)果減小，使PWM脈寬輸出增大，保證了在寬輸入范圍條件下輸出的穩(wěn)定。由于控制芯片SA7527乘法器MUL端子的電壓輸入范圍為0～3.8V，為了保證輸入電壓的寬范圍，這里我們設(shè)正常工作電壓2V（近似中間值）。因此，高壓分壓電阻比可以通過下式計算為：

這里需要注意的是，在該公式中我們?nèi)≈档?70V近似為正常220V交流輸入的全波整流濾波后的電壓值，此時，由于MUL端的輸入電流最大為5μA，若該取樣電路的功率為1/8W，那么R5+R1≥900kΩ。因此，本設(shè)計方案中，我們?nèi)1=2.7MΩ，R5=27kΩ。

恒流恒壓功能設(shè)計

在本方案所設(shè)計的電路系統(tǒng)中，利用輸出端的電流取樣和電壓取樣信號，通過光電耦合器件反饋到SA7527的反向控制輸入端1腳(INV端子)。當(dāng)輸出電流的取樣電阻壓降超過0.7V時，流過光耦的電流主要受開關(guān)電源輸出電流大小控制，此時開關(guān)電源工作在恒流輸出狀態(tài);否則為恒壓輸出狀態(tài)，并且輸出電壓大小取決于精密三端穩(wěn)壓TL431穩(wěn)壓大小。這樣的自動恒流/恒壓特性有利地保護(hù)了LED出現(xiàn)開路以及短路時可能導(dǎo)致的連鎖性破壞。

在本方案中，為了能夠更進(jìn)一步的提升該種LED電源的橫流恒壓功能，我們所選用的反饋信號隔離器是光電耦合器PC817，它的電流傳輸比為1：1，工作電壓VCE>1V，正向工作電流IF>1mA。由于INV端子正常工作電壓為2.5V，若取電流/電壓轉(zhuǎn)換電阻R10=1kΩ，則光耦的前向工作的電流IF=2.5mA。因此，由三極管Q3、電流取樣電阻R18和光耦PC817組成恒流反饋環(huán)節(jié)。當(dāng)輸出電流變化時，取樣電阻R18的壓降引起Q3基極電壓的改變，使得通過光耦PC817的電流發(fā)生改變，從而達(dá)到穩(wěn)流的目的。恒壓輸出大小由TL431精密穩(wěn)壓源確定。該穩(wěn)壓器的基準(zhǔn)電壓為2.5V，并且工作電流IRCE1mA，那么開關(guān)電源恒壓輸出時電壓為：

根據(jù)輸出恒壓的大小以及電阻的功率我們可以確定R17，R19的取值。

自動光衰補(bǔ)償功能

接下來我們來看一下這種采用了SA7527的LED驅(qū)動電源，是如何進(jìn)行自動光衰補(bǔ)償功能設(shè)計的。在本方案中，由于PN結(jié)溫度升高以及工作時間的增加將引起輸出光通量減低，而驅(qū)動電流適當(dāng)增大則可提高輸出光通量。因此，為保持輸出光強(qiáng)穩(wěn)定性，我們可以選擇利用光敏電阻RW和溫敏電阻RT實(shí)現(xiàn)光衰的自動補(bǔ)償。當(dāng)RT檢測到LED工作溫度升高時，MUL端子對地的等效電阻降低，MUL端子輸入信號變小，使得輸出電流大小隨溫度的升高而有所上升，有效地補(bǔ)償了溫度升高后LED光通量減低的矛盾。

除此之外，還有一個問題需要工程師特別注意，那就是在該系統(tǒng)中，PN結(jié)溫度的升高將會引起PN結(jié)壓降的升高，驅(qū)動電源可能過早的從恒流轉(zhuǎn)入恒壓工作的情況，從而影響LED光通量的穩(wěn)定性。為了避免發(fā)生這種情況，我們可以在輸出端子引入恒壓輸出電壓補(bǔ)償端子，當(dāng)溫度升高時，適當(dāng)提高恒壓啟動的轉(zhuǎn)折點(diǎn)電壓，從而可靠的實(shí)現(xiàn)恒流/恒壓功能。

應(yīng)用實(shí)例分析

為了測試該種LED驅(qū)動電源的工作運(yùn)行情況，我們依據(jù)上文中的設(shè)計理念制作了一臺樣機(jī)，并進(jìn)行了照明測試。在本次的測試中，我們使用100顆Φ10-LED，采用的陣列形式聯(lián)接，并均勻的鑲嵌在600mm×600mm的鋁塑天花板上。對開發(fā)的25W辦公照明驅(qū)動電路進(jìn)行實(shí)際測試。下圖圖3是本次設(shè)計的LED驅(qū)動電源樣機(jī)內(nèi)部電路圖，樣機(jī)的輸出功率為約25W，工作電壓約為63V，驅(qū)動電流約為400mA。在標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載條件下，依據(jù)該電路圖所制作的LED電源樣機(jī)，其功率因素為0.92，效率為87.5%，電壓輸入范圍達(dá)82～290V，自動恒流精度±0.4mA，過電壓自動轉(zhuǎn)入恒壓功能，隨著溫敏電阻阻值的變化，恒流輸出電流值發(fā)生相應(yīng)的改變，最大變化幅度為8mA。

圖3 基于SA7527的LED驅(qū)動電源

在這一LED驅(qū)動電源實(shí)際運(yùn)行工作時，我們所設(shè)計的該種基于SA7527的LED電源，其本身輸出的恒流大小設(shè)定為單顆LED電流72mA，當(dāng)LED結(jié)溫升高引起光強(qiáng)度降低時，該種設(shè)計非常有利于加大恒流輸出電流大小對光衰進(jìn)行補(bǔ)償。實(shí)際測試表明，在測試中LED的中心光強(qiáng)為346lx，并且隨著LED溫度的升高中心光強(qiáng)衰減低于3%。