SA7527实现LED照明驱动电路.docx

1、SA7527实现LED照明驱动电路SA7527实现LED照明驱动电路本文利用SA7527芯片，设计了一款LED日光灯驱动电路，对电路各局部进展了分析。该电路的拓扑构造采用的是反激变换器，并采用可式精细并联稳压器TL431配合双运算放大器LM358和光耦EL817构成闭环反应，实现了恒流恒压输出。该电路具有简单、输入电压范围宽、本钱低、性能良好、工作稳定可靠等优点。一、电路的设计1.电路组成全电路由抗浪涌保护、EMI 滤波、全桥整流、反激式变换器、PWMLED驱动控制器、闭环反应电路组成，如图1。图1 基于SA7527的LED驱动电路框图2.主电路分析主电路如图2所示。从AC220V看去，交流市

2、电入口接有熔丝F1和抗浪涌的压敏电阻RV1，熔丝起到线路输入电路过流保护的作用，压敏电阻RV1用来抑制来自电网的瞬时高电压保护输入线路的平安，之后是EMI滤波器，L1，L2，C7是共模滤波器，L3，L4，C8是差模滤波器，DB107是全桥整流电路，C14是一个电容滤波器，经过整流后的电压(电流)仍然是有脉冲的直流电。为了减少波动，通常要加滤波器，由R19，C9，D5组成的RCD缓冲电路是为了防止功率管Q1在关断过程中承受大反压，缓冲电路的二极管一般选择快速恢复二极管。输出滤波器C11，C12，C13并联是为了减少电压纹波。本电路的特点： ( 1 ) 宽电压输入范围;(2)恒流/恒压特性;(3)

3、由LM358组成的输出反应取样与恒流/恒压控制电路，本钱低，控制精度高，调试简单; (4)本电路可以驱动不同功率的LED。3.启动电路的设计启动电路如图2所示。为了使电路正常启动，应该在整流桥整流后的变压器初级线圈与SA7527的供电电压端8脚之间连接一个启动电阻R20，并在8脚与地之间连接一个启动电容C10。接通电源时，流过启动电阻R20的电流对启动电容C10充电。当C10的充电电压到达启动门限电压(典型值为11.5V)后，SA7527导通，并驱动功率管Q1开场工作。整流后电压的最大值和最小值分别用U imax和U imin来表示，I STmax为最大启动电流，V th(st)max为启动门

4、限电压最大值，启动电阻R20由以下公式(1)和公式(2)来确定，该电阻应选择功率电阻，最大消耗功率不能超过1W。图2 主电路和启动电路启动电容C9应由下式来确定：式中，I dcc为动态工作电流;f ac为交流电网频率;HY (ST)为欠电压锁定滞后电压。4.1芯片介绍SA7527是一个简单而且高效的功率因子校正芯片。此电路适用于电子镇流器和所需体积小、功耗低、外围器件少的高密度电源。4.2控制方法的分析控制电路如图3所示。该控制电路是峰值电流控制模式，当功率管Q1导通时，二极管D8，D9截止，变压器T1的原边电感电流线性上升，当电流上升到乘法器输出电流基准时关断功率管Q1;当功率管Q1关断时，

5、二极管D8，D9导通，电感电流从峰值开场线性下降，一旦电感电流降到零时，被零电流检测电阻检测到，功率管Q1再次导通，开场一个新的开关周期，如此反复。图3 控制电路4.3零电流检测电阻的设计零电流检测端外围电路如图4所示。MOSFET功率管利用零电流检测器导通，并且在峰值电感电流到达由乘法器输出设定的门限电平时关断。图4 零电流检测端外围电路一旦电感电流沿向下的斜坡降至零电平，SA7527的零电流检测器通过连接于5脚的变压器副绕组电压极性的反转进展检测，SA7527的7脚产生输出，驱动MOSFET功率管又开场导通。当电感电流沿向上的斜坡从零增加到峰值之后，MOSFET功率管那么开场关断。直到电感

6、电流降至零之前，MOSFET功率管一直截止。由芯片介绍资料可知，零电流检测端电流最大不能超过3mA，因此零电流检测电阻R25由下式来确定。式中，Vcc为芯片供电电压。4.4输入电压检测电阻的设计乘法器外围电路如图5所示。交流输入经整流后得到一个半波正弦形状的电压波形，为了使输入电流较好地跟踪输入电压波形，我们要在交流输入整流后进展电压采样，经电阻R21和R22分压后，电压约缩小100倍输入到SA7527的3脚，在电阻R2并联一个电容C15除整流后的电压纹波。由芯片的内部构造可知，乘法器输入端3脚电压在3.8V以下可以保证较好的功率因数校正效果。图5 乘法器外围电路因此应满足3脚的最大输入电压不

7、超过3.8V，即：4.5电流感应电阻的设计电流检测外围电路如图6所示。图6 电流检测外围电路电路采用峰值电流检测法，因此在MOSFET功率管的源极与地之间接上一个电流感应电阻R24，MOSFET功率管的源极端接在SA7527的电流感应端4脚CS端，一般的应用电路中会在电流感应电阻后接上一个RC滤波电路以滤去开关电流的尖峰，因为SA7527芯片内部已经有RC滤波电路，所以这里不必加外围RC滤波电路，从而减少了SA7527的外部元件数量。电流感测比拟器采用RS锁存构造，可以保证在给定的周期之内在驱动输出端仅有一个信号脉冲出现。当电流感应电阻两端的感应电压超过了乘法器的输出端门限电压时，电流感应比拟

8、器就会关断MOSFET功率管并且复位PWM锁存器。电感电流的峰值在正常情况下由乘法器的输出Vmo来控制，但压是当在输入电压太高或者输出电压误差放大器检测出现问题时，电流感应端的门限电值就会在内部被钳位在1.8V。这是由于芯片内部的电流感应比拟器的反相输入端接有一个1.8V的稳压二极管，因此电流感应电阻的取值要满足公式(6)和公式(7)两个条件。 其中K为乘法器增益，Vm2 =Vm2 -Vref ，为电压误差放大器的输出与芯片内部参考电压的差值。4.6闭环反应电路的设计闭环反应电路如图7所示。该电路是一个恒流恒压输出电路，它是由双运放LM358和TL431构成的电流控制环和电压控制环，先恒流后恒

9、压，先是电流采样，D2导通，D1截止，实现恒流，然后是电压采样，D1导通，D2截止，实现恒压。图7 闭环反应电路电流控制环：TL431是精细电压调整器，阴极K与控制极R直接短路构成精细的2.5V基准电压。该电压由R11送到LM358的5脚(同相输入端)，R5直接从输出端采样电流，将电流转换成电压，再将电压值送到LM358的6脚(反相输入端)，将同相输入端的电压和反相输入端的电压进展比拟，并在7脚输出上下电平来控制流过光耦EL817的导通与关断，进而通过SA7527控制变压器一次侧输出占空比的大小，到达稳定输出电流的结果，C1，R3为反相输入端与输出端的反应元件，可通过调整其数值来调整放大器的反

10、应增益。当电路接P5端口时，输出电流的大小为：，其他端口同例。电压控制环：TL431是精细电压调整器，阴极K与控制极R直接短路构成精细的2.5V基准电压。该电压由R10送到LM358的3脚(同相输入端)，R7直接从输出端采样电压，R7，R9组成分压电路，将分压值送到LM358的2脚(反相输入端)，将同相输入端的电压和反相输入端的电压进展比拟，并在1脚输出上下电平来控制流过光耦EL817的导通与关断，进而通过SA7527控制变压器一次侧输出占空比的大小，到达稳定输出电压的结果，C3，R8为反相输入端与输出端的反应元件，可通过调整其数值来调整放大器的反应增益。当电路接P1端口时，P1端口的输出电压

11、为：，其他端口同例。1.电压控制环的建模与仿真首先一个重要的中间量是TL431阴极电压变化量k v 与输出波动o v的关系式为：其中阴极的电压变化引起光耦二极管电流变化：高压感应侧光电流变化：其中反应网络：组成控制框图如图8所示。图8 电压环构造系统的开环传递函数：将R 2=4.7K，R 7=150k，R 8 = 2 . 2 k ，R 9 = 4 . 7 k ，R 19=1k，C 3=1mF，CTR =100%，101 pwm k= L? f = 代入式1 6 中， 用MATLAB仿真得到电压控制环的波特图如图9所示。交越频率4.8KHZ，相位裕量100o。图9 电压环的波特图2.电流环控制环

12、的建模和仿真系统的开环传递函数：将R 2 = 4 . 7 k ，R 3 = 2 . 2 k ，R 4 = 2 . 2 k ，R 5 = 0 . 3 6 ，R 19=1k，C 1=1mF ，CTR =100%，101 pwm k= L? f = 代入式1 9 中， 用MATLAB仿真得到电压控制环的波特图如图10所示。交越频率220kHz，相位裕量46。图10 电流环构造三、实验结果分析 搭建一个18W的实验电路接入电源，用各种仪器测试的波形图如图11、图12、图13和图14所示。从上面波形图可以看出，输出电流电压能够恒流恒压输出，电路效率到达85%以上，功率因素(PF)到达90%左右。图11 电流环的波特图图12 电流电压输出波形图13 输入电压和效率曲线图14 输入电压和功率因数曲线结论通过仿真和实验验证，本电路能宽电压输入，恒流恒压输出，电流控制环和电压控制环不仅响应速度快而且稳定，输出电流电压都很稳定，电路的效率到达85%以上，到达了满意的效果，该电路还有多个端口，能够驱动不同功率的LED，能够在实际生活中应用。