吸顶LED灯驱动电路

如今，CFL和荧光灯几乎完全被LED灯取代，LED灯大多采用圆形或方形平顶安装LED灯的形式。

在本文中，我们将讨论一个简单的电源操作降压转换器，该转换器可用作照亮3瓦至10瓦范围内的天花板LED灯的驱动器。

该电路实际上是一个220 V至15 V SMPS电路，但由于它是非隔离设计，因此摆脱了复杂的铁氧体变压器和所涉及的关键因素。

虽然非隔离设计不能将电路与电源交流电隔离，但单元上的简单刚性塑料盖很容易抵消这一缺点，保证绝对不会对用户造成威胁。

另一方面，非隔离驱动器电路最好的一点是，由于没有关键的SMPS变压器，它便宜，易于构建，安装和使用，取而代之的是简单的电感器。

意法半导体采用单个IC VIPer22A，使设计几乎防损且永久，前提是输入交流电源在规定的100 V和285 V范围内。

关于 IC VIPer22A-E

VIPer12A-E 和 VIPer22A-E 恰好是引脚对引脚匹配，专为众多市电交流到直流电源应用而设计。本文档介绍一种使用VIPer12/22A-E的离线、非隔离式SMPS LED驱动器电源。

此处包括四种独特的驱动程序设计。芯片VIPer12A-E可用于驱动12 V/200 mA和16 V 200 mA天花板LED灯。

VIPer22A-E 适用于采用 12 V/350 mA 和 16 V/350 mA 电源的更高功率的灯。

对于 10 V 至 35 V 的任何输出电压，都可以使用相同的 PCB 布局。这使得应用非常多样化，适用于为从 1 瓦到 12 瓦的各种 LED 灯供电。

在原理图中，对于可在低于16 V时工作的负载较少，包括二极管D6和C4，对于需要超过16 V的负载，只需移除二极管D6和电容C4。

电路的工作原理

所有4种变体的电路功能基本相同。变化在启动电路阶段。我们将解释模型，如图 3 所示。

转换器设计输出不与市电交流 220V 输入隔离。这导致交流零线与直流线的输出地共用，从而提供与电源中性线的反向参考连接。

这种LED降压转换器成本更低，因为它不依赖于传统的铁氧体E磁芯变压器和隔离式光耦合器。

电源交流线路通过二极管D1施加，该二极管将交替的交流半周期整流至直流输出。C1、L0、C2构成饼滤波器{以帮助}最小化EMI噪声。

选择滤波电容的值以管理可接受的脉冲谷值，因为电容每隔半周期充电一次。可以应用几个二极管代替D1，以承受高达2 kV的纹波突发脉冲。

R10 满足几个目标，一个是限制浪涌浪涌，另一个是在发生灾难性故障时用作保险丝。绕线电阻处理浪涌电流。

根据系统和安全规格，耐火电阻器和保险丝工作得非常好。

C7 通过调平线路和中性点干扰来控制 EMI，而无需 Xcap。这款天花板LED驱动器肯定会符合并通过EN55022“B”级规范。如果负载需求较低，则可以从电路中省略此C7。

C2内部产生的电压通过连接在一起的引脚5至8施加到IC的MOSFET漏极。

在内部，IC VIPer 具有一个恒定电流源，可为 Vdd 引脚 4 提供 1mA 电流。该1 mA电流用于为电容器C3充电。

一旦Vdd引脚上的电压扩展到14.5 V的最小值，IC的内部电流源就会关闭，VIPer开始触发ON/OFF。

在这种情况下，电源通过 Vdd 帽传递。在Vdd电容降至9 V以下之前，该电容器内部存储的电力必须高于提供输出负载电流所需的功率以及输出电容器充电的功率。

在给定的电路原理图中可以注意到这一点。因此，选择电容值以支持初始开关导通时间。

当发生短路时，Vdd电容内的电荷下降到低于最小值，从而使内置高压电流发生器的IC能够触发新的启动周期。

电容器的充电和放电阶段决定了电源的打开和关闭时间段。这减少了RMS对所有部件的变暖影响。

调节此电路包括Dz、C4和D8。D8在整个循环期间将C4充电至峰值，而D5处于导通模式。

在此期间，二极管的正向压降将降低IC的电源或基准电压，从而弥补D8压降。

因此，齐纳电压主要等同于输出电压。C4 连接到 Vfb 和电源源上，以平滑调节电压。

Dz 是一款 12 V、1⁄2 W 齐纳二极管，具有 5 mA 的特定测试电流额定值。这些齐纳二极管的额定电流较小，可提供更高精度的输出电压。

如果输出电压低于16 V，则可以如图3所示设置电路，其中Vdd与Vfb引脚隔离。一旦IC内置电流源为Vdd电容器充电，Vdd在最坏的情况下就可以达到16V。

具有5%最小容差的16 V齐纳电压可以是15.2 V，此外内置接地电阻为1.230k Ω可额外产生1.23 V电压，总电压为16.4 V。

对于16 V及更大的输出，Vdd引脚和Vfb引脚可以完全按照图4所示提升公共二极管和电容滤波器。

电感器选择

D5要求是高速开关二极管，但D6和D8可以是普通整流二极管。

DZ1用于将输出电压固定为16 V。降压转换器的特性使其在空载条件下在峰值点充电。建议使用比输出电压高3至4 V的齐纳二极管。

图3

上图3显示了天花板LED灯原型设计的电路图。它专为最佳电流为 350 mA 的 12 V LED 灯而设计。

如果需要较小的电流，则可以将VIPer22A-E转换为VIPer12A-E，并将电容器C2从10 μF降低到4.7 μF。这提供了多达 200 mA 的电流。

图4

上图4显示了相同的设计，除了16 V或更高输出外，D6和C4可以省略。跳线将输出电压与 Vdd 引脚连接。

布局思路和建议

L 值提供指定输出电流的连续模式和非连续模式之间的阈值限制。为了能够在不连续模式下工作，电感的值必须小于：

L = 1/2 x R x T x （1 - D）

其中R表示负载电阻，T表示开关周期，D表示占空比。您会发现需要考虑几个因素。

首先，不连续性越大，最大电流越大。该电平必须通过VIPer22A-E的脉冲电流控制保持在最小脉冲以下，即0.56 A。

另一种是，当我们使用更大尺寸的电感器持续工作时，由于VIPer IC内MOSFET的开关赤字，我们会遇到多余的热量。

电感器规格

不用说，电感电流规格应大于输出电流，以避免电感磁芯饱和的机会。

电感L0可以通过在合适的铁氧体磁芯上缠绕24 SWG超漆包铜线来构建，直到达到470 uH的电感值。

同样，电感L1可以通过在任何合适的铁氧体磁芯上缠绕21 SWG超漆包铜线来构建，直到达到1 mH的电感值。

完整的零件清单