LED驅動器開關電源

LED 具有高效、長壽命、低功耗、安全等優點，已被廣泛應用于城市景觀裝飾、交通車站和商業廣告等公眾設施。 近年來，隨著單晶單管L ED 的輸出功率、發光效率以及高功率封裝技術的不斷發展，使LED 作為一般照明具有廣泛的應用前景。

然而，LED 的輸出光流明數和波長同PN 結的溫度以及電流密切相關。 常規的驅動電路，如電容降壓電路和開關穩壓電路，將引起LED 的提前老化，不能有效滿足LED 照明驅動的要求。

一：LED驅動器開關電源介紹

LED驅動器在LED燈具中的核心，質量的好壞直接影響LED是否正常工作。LED驅動器也是屬于開關電源，LED驅動器開關電源的典型電路是單端反激式。所謂的單端是指高頻變換器（7）的磁芯僅工作在磁滯回線的一側。所謂的反激，是指當開關管（6） 導通時，高頻變壓器（7）初級繞組的感應電壓為上正下負，次級整流二極管（10）處于截止狀態，在初級繞組中儲存能量。當開關管（6）截止時，變壓器（7）初級繞組中存儲的能量，通過次級繞組及 整流管（10）和電解電容（11）濾波后向LED燈輸出直流電壓。

單端反激式LED驅動器開關電源的輸出功率一般為0.5-100W，可以同時輸出不同的電壓，且有較好的電壓調整率。

LED驅動器開關電源電路方框圖

二：LED驅動器開關電源電路結構

LED驅動器開關電源的主要電路是由保險管壓敏電阻、電磁干擾LC濾波器（也稱EMI）、整流濾波電路、脈寬調制PWM控制器電路、輸出整流濾波電路、輸出取樣反饋恒流電路等組成。

三：電子元器件對應數字標號作用講解

1、輸入電路防浪涌和防雷防短路電路

在L火線部分串聯保險管和負溫度系數熱敏電阻器（NTC），型號如NTC 8D-9（10Ω，直徑9MM），熱敏電阻一般都是低阻值的幾歐到10幾歐，，主要起防浪涌作用，也可以不用。保險管一般是管狀的，上圖電源因空間有限，因此選用小體積的盒式保險管。一般在保險管后面還會在電路上并聯藍色壓敏電阻，如7D471（直徑7MM，電壓470V）、10D471（直徑10MM，電壓470V）等，當雷電產生瞬間突波電壓出現，超過壓敏電阻之崩潰電壓時，該壓敏電阻之阻抗變低為幾個歐姆左右，促使保險管過流熔斷，從而保護和斷開電路。保險管、壓敏電阻在安規認證中屬于重要管控器件，使用時要選用有安全認證證書的。

2、電磁干擾LC濾波器（也稱EMI）

由2個黃色安規電容（也稱X2電容，為金屬化聚丙烯膜抗干擾薄膜電容器）、濾波電感組成的π型濾波網絡，主要是對輸入電源的電磁噪聲及雜波信號進行抑制，防止對電源干擾，同時也防止電源本身產生的高頻雜波對電網干擾。安規電容在安規認證中屬于重要管控器件，使用時要選用有安全認證證書的。在測試認證中，較好的濾波器設計，才能通過電磁兼容EMC中的傳導干擾。

3、輸入整流

將正負變化的交流電變成單向變化的直流電。上圖用的是整流橋椎，如KBP307（3A1000v）。

4、高壓濾波電路

將變化的電壓波形平滑成波動較小的直流電壓波形。一般用的是電解電容，上圖電源是單極PFC電路，用CBB聚丙烯電容，如104/630V。

5、RCD尖峰脈沖吸收電路

在場效應管（MOS管）高速開關截止瞬間，變壓器初級電感與分布電容之間形成諧振，并且初級電感也會產生的反向電動勢，能量積聚產生較高的尖峰脈沖，有可能擊穿效應管開關管。RCD尖峰脈沖吸收電路作用就是阻止和抑制較高的尖峰脈沖，保護效應管開關管的安全。

6、場效應管（MOS管）

LED驅動器開關電源通過控制芯片來控制場效應管（MOS管）進行高速的導通與截止，將直流電轉化為高頻率的交流電提供給變壓器進行變壓，從而產生所需要的安全隔離電壓。場效應管（MOS管）作為開關管承受的最大反向電壓是電路工作電壓值的兩倍，工作頻率在20-200kHz之間。在220V輸入電壓時，開關管的耐壓一般要大于650V以上。

7、變壓器：轉換過程是：電-磁-電儲存能量，產生需要的輸出電壓，初級（原邊）、次級（副邊）隔離。

變壓器兩級間電氣間隙≥8.0mm以上。變壓器的繞組和屏蔽層設計對電磁兼容EMC中的輻射干擾影響很大。

8、光電光耦器

在LED驅動器開關電源電路中的主要作用，是起到開關電源變壓器的初級和次級之間的被測量電壓的控制信號光電傳輸，與初級PWM控制芯片實現光電隔離的信號反饋。高壓與低壓不直接連通，實現了安全隔離，保護人身安全。在安規認證中屬于重要管控器件，使用時要選用有安全認證證書的。在實際應用中光電光耦器一般型號是PC817。

9、Y2電容

一般接在高壓地和低壓地，一般用101-682（100P-6800P）。作用是抑制高頻干擾，Y2電容對電磁兼容EMC中輻射干擾的改善有幫助，尤其對100MHZ頻段作用大。

10、輸出整流二極管

將正負變化的交流電變成單向變化的直流電。

11、低壓濾波電路

將變化的電壓波形平滑成波動較小的直流電壓波形。

12、取樣電阻

將輸出電壓和電流的變化以壓降形式反饋到控制電路識別和處理。根據恒流電流大小來選阻值。

13、LED驅動器開關電源控制芯片

如L6561，UC3842，UC3843等。

14、表示高壓和低壓完全隔離，電路靠磁電耦合實現電壓傳輸。高壓（一次側）低壓（二次側）電氣間隙（

也稱空間距離）。在安規要求上有規定的，一次側對二次側≥6.4mm。

LED驅動器開關電源電路銅箔面實物圖

15、取樣反饋：將輸出電壓的變化反映到控制電路，以便采取相應的措施保證輸出電壓或輸出電流在規定的范圍內。

LED開關電源常見故障總結

保險絲熔斷

LED開關電源在平時的運行過程中，最常見的電源故障，就是保險絲熔斷。一般情況下， 開關電源內部的保險絲發生熔斷，則說明電源的線路發生了某些問題。由于開關電源往往會工作在高電壓、大電流的狀態下，電網電壓的波動、浪涌都會引|起電源內電流瞬間增大而使保險絲熔斷。在發生保險絲熔斷問題后，我們應當重點檢查電源輸入端的整流二極管、高壓濾波電解電容、逆變功率開關管等，檢查一下這此元器件有無擊穿、 開路、 損壞等。如果確實是保險絲熔斷，應該首先查看電路板上的各個元件，看這些元件的外表有沒有被燒糊，有沒有電解液溢出，如果沒有發現上述情況，則用萬用表測量開關管有無擊穿短路。需要特別注意的是，切忌不可在查出某元件損壞時，更換后直接開機，這樣很有可能由于其它高壓元件仍有故障又將更換的元件損壞，一定要對上述電路的所有 高壓元件進行全面檢查測量后，才能徹底排除保險絲熔斷的故障。

無直流電壓輸出或電壓輸出不穩定

LED開關電源在實際應用的過程中，還有一類問題是容 易出現的，那就是無直流電壓輸出，或者是出現電壓輸出不穩定的情況。在檢查的過程中，如果發現電源的保險絲是完好的，那么在有負載情況下各級直流電壓無輸出，這種情況主要是以下原因造成的：電源中出現開路、短路現象;過壓、過流保護電路出現故障;輔助電源故障;振蕩電路沒有工作、電源負載過重等等。在用萬用表測量次級元件，排除了高頻整流二極管擊穿、負載短路的情況后，如果這時輸出為零，那么基本上可以肯定是電源的控制電路出了故障。若有部分電壓輸出說明前級電路工作正常，故障出在高頻整流濾波電路中。高頻濾波電路主要由整流二極管及低壓濾波電容組成直流電壓輸出，其中整流二極管擊穿會使該電路無電壓輸出，濾波電容漏電會造成輸出電壓不穩等故障。用萬用表靜態測量對應元件即可檢查出其損壞的元件。

電源負載能力差

在LED開關電源的實際應用過程中，電源負載能力差也同樣是一個非常 常見的故障，一般都是出現在老式或工 作時間長的電源中。造成負載能力下降的主要原因是電源內部各元器件老化，開關管的工作不穩定，沒有及時進行散熱等。一旦發現負載能力下降問題，工程師應重點檢查穩壓= _極管是否發熱漏電，整流二極管損壞、高壓濾波電容損壞等。