3 TinySwitch-Ⅲ外圍電路設(shè)計(jì)

　　為了更加透徹地分析此設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)與原理，把電路工作原理圖分為以下五個(gè)部分加以分析：輸入整流濾波電路、箝位保護(hù)電路、高頻變壓器、輸出整流濾波電路和反饋電路。

　　3.1 輸入整流濾波電路設(shè)計(jì)

　　輸入整流濾波電路包括整流部分、交流濾波和直流濾波電路。為了抑制電網(wǎng)中的浪涌電流，輸入端口串聯(lián)了1 A保險(xiǎn)管F保護(hù)電路和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻RT1(NTC)。交流濾波采用π型濾波電路，電容C1、C2和共模扼流圈L1。共同作用濾除雜波去除電網(wǎng)中的干擾，共模扼流圈(電感)是由兩股等同并且按同方向繞制在一個(gè)磁芯上的線圈組成。當(dāng)負(fù)載電流流過共模扼流圈時(shí)，串聯(lián)在火線上的線圈所產(chǎn)生的磁力線和串聯(lián)在零線上線圈所產(chǎn)生的磁力線方向相反，它們?cè)诖判局邢嗷サ窒?。因此即使在大?fù)載電流的情況下，磁芯也不會(huì)飽和。而對(duì)于共模干擾電流，兩個(gè)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)是同方向的，會(huì)呈現(xiàn)較大電感，從而起到衰減共模干擾信號(hào)的作用。

　　3.2 RCD箝位保護(hù)電路設(shè)計(jì)

　　反激式變換器由于變壓器漏感的存在及其它分布參數(shù)的影響，在開關(guān)管關(guān)斷瞬間會(huì)產(chǎn)生很大的尖峰電壓，這個(gè)尖峰電壓嚴(yán)重威脅著開關(guān)管的正常工作，必須采取措施對(duì)其進(jìn)行抑制。本設(shè)計(jì)采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉的RCD箝位電路。根據(jù)

?

　　選取箝位電容。

　　3.3 高頻變壓器設(shè)計(jì)

　　由于變壓器在電路中兼有儲(chǔ)能、限流和隔離作用，還要流過直流成分，因而是整個(gè)設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)和關(guān)鍵。為了合理選擇變壓器的磁芯，確定初級(jí)、次級(jí)線圈的線徑、匝數(shù)及氣隙等參數(shù)，必須對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度、傳輸功率、傳輸效率、初級(jí)和次級(jí)峰值電流等多項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行分析計(jì)算。計(jì)算方法多種多樣，但計(jì)算結(jié)果相差不大。本設(shè)計(jì)采用了PIXls Designer 8軟件，計(jì)算相當(dāng)簡(jiǎn)單，僅需輸入相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)，軟件就會(huì)輸出所需的變壓器設(shè)計(jì)參數(shù)：初級(jí)線圈電感量Lp=2917 μH;初級(jí)匝數(shù)：Np=90.7(實(shí)際設(shè)計(jì)中取91);初級(jí)繞組電流密度：4A/mm2;次級(jí)主繞組圈數(shù)NSM=14;磁芯選擇：EE22，相關(guān)參數(shù)：骨架繞組寬度Bw=8.45 mm，磁芯截面積AE=42 mm2，帶氣隙磁芯等效電感量ALG=312 nH/T2，最大磁通密度BM=274 mT，磁芯損耗中的交流磁通密度BAC=80 mT;氣隙長(zhǎng)度LG=0.147 mm;初級(jí)漏感L_LKG=87.5 μH;次級(jí)走線電感LSEC=20 nH。

　　軟件給出的參數(shù)都是經(jīng)過一定優(yōu)化得到的，故實(shí)際設(shè)計(jì)中優(yōu)先選用這些推薦參數(shù)，實(shí)踐證明這樣做是合理且高效的。

　　3.4 輸出整流濾波電路設(shè)計(jì)

　　輸出整流濾波電路由整流二極管和濾波電容構(gòu)成。整流二極管D7選用肖特基二極管可降低損耗并消除輸出電壓的紋波，根據(jù)公式UD7=U。+[UinMAX·(Ns/Np)]設(shè)計(jì)D7并選用額定電壓為100 V的SBll00，與D7并聯(lián)的RC緩沖吸收電路可以減少尖峰電壓的幅度和減少電壓波形的變化率，還降低了射頻輻射的頻譜成分，有益于降低射頻輻射的能量;電容器C8一般應(yīng)選擇低ESR(等效串聯(lián)阻抗)的電容。為提高輸出電壓的濾波效果，濾除開關(guān)器件所產(chǎn)生的噪聲，在整流濾波環(huán)節(jié)的后面再加一級(jí)LC濾波環(huán)節(jié)。

　　3.5 反饋電路設(shè)計(jì)

　　反饋電路的形式由輸出電壓的精度決定，本電源采用“光耦+穩(wěn)壓管”形式反饋電路，光耦選LTV817A，VR2是額定電壓為18 V容差為2%的穩(wěn)壓管。電源輸出端電壓由VR2、LTV817A和R4兩端的電壓決定。當(dāng)輸出電壓變化時(shí)，電流流向光耦LED，從而下拉光耦中晶體管的電流。當(dāng)電流超過TNY275PN使能引腳的閾值電流時(shí)，將抑制下一個(gè)周期，當(dāng)下降的電壓小于反饋閾值時(shí)，會(huì)使能一個(gè)開關(guān)周期，通過調(diào)節(jié)使能周期的數(shù)量，對(duì)輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。

　　當(dāng)反饋電路出現(xiàn)故障時(shí)，即在開環(huán)故障時(shí)，偏置電壓超過R7與旁路/多功能(BP/M)引腳電壓之和時(shí)，電流流向BP/M引腳。當(dāng)此電流超過ISD(關(guān)斷電流)時(shí)TNY275PN的內(nèi)部鎖存關(guān)斷電路將被激活，從而保護(hù)負(fù)載LED照明燈具。由于本設(shè)計(jì)使用了偏置繞組(可實(shí)現(xiàn)輸出過壓保護(hù))將電流送人BP/M引腳，抑制了內(nèi)部高電壓電流源，這樣的連接方式將265 VAC輸入時(shí)的空載功耗降低到40 mw，有效地降低了功耗。

　　4 結(jié)語

　　本文設(shè)計(jì)了一種基于TinySwitch-Ⅲ的LED驅(qū)動(dòng)電源電路，分析了其工作原理和設(shè)計(jì)方法。綜合考慮了幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)并闡述了各外圍電路的功能特性，給出了合理設(shè)計(jì)相關(guān)電路參數(shù)的依據(jù)，特別是利用PIXls Designer8軟件設(shè)計(jì)變壓器參數(shù)，大大縮短了LED驅(qū)動(dòng)電源的開發(fā)周期。經(jīng)驗(yàn)證，該電源具有變換效率高(82%)、穩(wěn)定性好、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，可以為同類LED驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)提供一定的參考和借鑒。