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用于LED路灯的高效率电源驱动器设计方案
[发布时间]:2011年9月1日 [来源]:电源技术 [点击率]:11271
【导读】: 本文分析并提出了一种方案主要针对LED 路灯的高效率电源驱动器的ACDC 部分。电路采用了零电压开通技术降低了一次侧Mos 管的开关损耗。本文还提出了一种可用于高输出电压情况下的混合型同步整流方案...

        2) 第二阶段, 流经D1 的电流降为0 , 此时流经CT1 的电流降为Ioff 。D1 关断, D 点电压开始降低, 最终使PNP 型三极管Q1 导通, C4 上的电被放掉, C 点变为低电压, M1 关断, 同步整流结束。由于此时Ioff > 0 , 变压器二次侧的充电过程仍未结束,改经M1 的寄生体二极管续流, A 点、B 点仍为高电压。由于C4 被Q1 短路, T4 通过D2、Q1 为C1 充电, 直到C1 被充满。值得注意的是, C1 之所以选用电容而不使用电阻, 一方面保证了第一阶段中对C4 的快速充电, 另一方面使得第二阶段中Q1 导通后在其上的损耗得以降低, 提高了驱动的效率。

        3) 第三阶段, 变压器一次侧Mos 管再次导通,A 点、B 点为负电压, PNP 三极管Q2 导通, C1 被放电, 保证了下一周期能够再次正常工作。C 点电压保持在低电压, 不会造成M1 的误开通。值得注意的是, 在每个周期中, C1 都会被反复冲放电。其损耗由公式P = 1/2 CU2 f 可得。其中, 设C = 10nF ,U = 10V , f = 100kHz。因此P = 50mW, 此即在C1上损耗的功率。当变压器一次侧Mos 管在一段时间后再次关断后, 新的一个周期开始。

  这种新型的同步整流方案具有如下特点: 1) 可以广泛适用于各种输出电压。2) 电路结构和原理较为简单。3) 驱动损耗小, 效率高。4) 电路确定性好, 无误动作。电路在PSpice 下的Mos 管电流波形和门极驱动电压波形的仿真结果如图4 所示。

图4  Mos 管电流波形和门极驱动电压波形的Pspice 仿真结果

         2.4  变压器设计

  高频变压器作为隔离型电源中必不可少的组件,在提升效率方面所起的作用也是不容忽视的。变压器的损耗主要分为铜损、铁损及漏感造成的损耗三大块。

  铜损是指变压器线圈电阻所引起的损耗。当电流通过线圈电阻发热时, 一部分电能就转变为热能而损耗。在低频时, 变压器的铜损主要是铜导线的直流电阻造成的, 但工作在50kHz~100kHz 的高频电源变压器则必须考虑到集肤和邻近效应。为减小两者带来的交流铜阻变大的现象, 可以采取用里兹线替代单股粗铜线绕制变压器, 一次侧线圈与二次侧线圈交错绕制等方法。

  铁损即磁芯损耗, 包括磁滞损耗、涡流损耗和残留损耗。其大小由公式Pc = Kp ×Bn ×f m ×vol所决定。其中, B 为铁芯中的工作磁感应强度, f 为工作频率, vol 为铁芯体积。Kp , n , m 则为与铁芯材料有关的常数。要减小铁损, 可以在增加线圈匝数的同时增大气隙, 以此来减小工作磁通, 但最根本的措施还是选用更好的磁芯材料。

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