开关电源的技术方案

随着科学技术的发展,LED技术也在不断发展,为我们的生活带来各种便利,为我们提供各种各样生活信息,造福着我们人类。LED技术推动了照明领域的一场革命。结合小型、低功耗、高可靠性和低成本,使得照明可以在不可能用白炽灯或荧光灯技术的地方实施。开关电源的技术方案如下
1.镇流电阻方案
此方案的原理电路图见图 1。这是一种极其简单,自 LED 面世以来至今还一直在用的经典电路。

LED 工作电流 I 按下式计算:
I=U-U L /R (1)
I 与镇流电阻 R 成反比;当电源电压 U 上升时,R 能限制 I 的过量增长,使 I 不超出 LED 的允许范围。
此电路的优点是简单,成本低;缺点是电流稳定度不高;电阻发热消耗功率,导致用电效率低,仅适用于小功率 LED 范围。
一般资料提供的镇流电阻 R 的计算公式是:
R=U/U L /I (2)
按此公式计算出的 R 值仅满足了一个条件:工作电流 I。而对驱动电路另两个重要的性能指标:
电流稳定度和用电效率,则全然没有顾及。因此用它设计出的电路,性能没有保证。

2.镇流电容方案
电路的工作是基于在交流电路中,电容存在容抗 XC 也有”镇流作用”的原理。另外电容消耗无功功率,不发热;而电阻则消耗有功功率,会转化为热能耗散掉,所以镇流电容比镇流电阻,能节省一部分电能,并能设计成将 LED 灯直接接到市电~220V 上,使用更为方便。
此方案的优点是简单,成本低,供电方便;缺点是电流稳定度不高,效率也不高。仅适用于小功率LED 范围。当 LED 的数量较多,串联后 LED 支路电压较高的场合更为适用。

3.线性恒流驱动电路
上面已经提到电阻、电容镇流电路的缺点是电流稳定度低(△I/I 达±20~50%),用电效率也低(约 50~70%),仅适用于小功率 LED 灯。
为满足中、大功率 LED 灯的供电需要,利用电子技术常见的电流负反馈原理,设计出恒流驱动电路。和直流恒压电源一样,按其调整管是工作在线性,还是开关状态,恒流驱动电路也分成两类:线性恒流驱动电路和开关恒流驱动电路。
最简单的两端线性恒流驱动电路。它借用三端集成稳压器 LM337 组成恒流电路,外围仅用两个元件:电流取样电阻 R 和抗干扰消振电容 C。

4.开关电源驱动电路
上述线性恒流驱动电路虽具有电路简单、元件少、成本低、恒流精度高、工作可靠等优点,但使用中也发现几点不足:
a)调整管工作在线性状态,工作时功耗高发热大(特别是工作压差过大时),不仅要求较大尺寸的散热器,而且降低了用电效率。
b)电源电压要求按公式与 LED 工作电压严格匹配,不允许大范围改变。也就是说它对电源电压及 LED 负载变化的适应性差。
c)它仅能工作在降压状态,不能工作在升压状态。即电源电压必须高于 LED 工作电压。
d)供电不太方便,一般要配开关稳压电源,不能直接用~220V 供电。
输入整流:将正负变化的交流电变成单向变化的直流电。
滤波:将变化的电压波形平滑成波动较小的直流电压波形。
变压器:储存能量,产生需要的输出电压.原、副边隔离。
输出稳压:稳定输出电压。
取样反馈:将输出电压的变化反映到控制电路,以便采取相应的措施保证输出电压在规定的范围内。
PWM+开关:控制电路,根据反馈回来的信号控制变压器储存能量的多少,从而保证输出的稳定。
采用开关电源驱动的优点:效率高,一般可以做到 80%~90%,输出电压、电流稳定。输出纹波小。且这种电路都有完善的保护措施,属高可靠性电源。

LED照明在当今照明方案中占很大比例。由于现代应用的低功耗、低成本和小尺寸要求,这比例将增长;用更加灵活和通用的LED照明改装旧的白炽灯装置也将是未来增长的重要推动力。

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