天花板LED灯驱动电路

如今，CFL和荧光灯几乎完全替换为LED灯，其主要是圆形或方形平坦上安装LED灯的形式。

这些灯与我们家庭，办公室或商店的平坦天花板表面合并，提供灯光的美观，以及高效率输出，在省电和空间照明方面。

在这篇文章中，我们讨论了一个简单的电源操作降压转换器，它可以用作照明天花板LED灯之间3瓦和10瓦范围的驱动器。

电路实际上是220 V至15 V SMPS电路，但由于它是一种非隔离的设计，它可以摆脱复杂的铁氧体变压器和涉及的关键因素。

虽然非隔离设计不提供与电源的电路隔离，但是在本机上的简单刚性塑料盖容易抵制这种缺点，保证对用户绝对没有威胁。

另一方面，非隔离驱动电路的优点是，它便宜，易于建造、安装和使用，因为它没有关键的SMPS变压器，而是由一个简单的电感器代替。

使用ST微电子的单个IC VIPER22A的使用使得设计几乎损坏，并且永久性，只要输入交流电源在指定的100 V和285V范围内。

关于IC VIPER22A-E

VIPer12A-E和VIPer22A-E正好是一种引脚对引脚匹配，设计用于多种市电交流到直流电源应用。本文介绍了一种使用VIPer12/22A-E的离线、非隔离的SMPS LED驱动电源。

这里包含四种独特的驱动器设计。芯片VIPER12A-E可用于在200mA和16 V 200 MA天花板LED灯中驱动12V。

VIPER22A-E可应用于具有12 V / 350 MA和16 V / 350 MA耗材的较高的瓦数CEILNG灯。

同样的PCB布局可以用于从10v到35v的任何输出电压。这使得应用非常多样化，适合为从1瓦到12瓦的各种LED灯供电。

在原理图中，对于小于16v的负载，二极管D6和C4被包括在内，对于大于16v的负载，二极管D6和电容C4被简单地移除。

电路如何工作

所有4个变体的电路功能基本相同。变型在启动电路级中。我们将解释如图3所示的模型。

变频器设计输出与市电交流220V输入不隔离。这使得交流中性线与直流线的输出接地是共同的，因此提供了一个反参考连接到市电中性线。

这种LED降压变换器的成本较低，因为它不依赖于传统的铁氧体e铁芯变压器和隔离光耦合器。

市电交流线路应用二极管D1整流交流半周期到直流输出。C1, L0, C2构成饼状滤波器{帮助}最小化EMI噪声。

选择滤波电容的值被选中以管理可接受的脉冲谷，因为电容器每次替代半周期充电。可以应用几个二极管而不是D1，以突出高达2kV的纹波突发脉冲。

R10满足了几个目标，一个是用于限制涌入浪涌，另一个是在灾难性故障中作为保险丝工作。绕线电阻处理浪涌电流。

根据系统和安全规范，防火电阻和保险丝工作得非常好。

C7通过调平线和中性干扰控制电磁干扰，而不需要Xcap。这个顶棚LED驱动器一定会符合并通过EN55022“B”级规格。如果负载需求较低，那么这个C7可以从电路中省略。

通过连接在一起的销5至8，将C2内部的电压施加到IC的MOSFET漏极。

在内部，IC VIPER具有恒定电流源，为VDD引脚4提供1MA。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最小值14.5 V, IC的内部电流源关闭，VIPer开始触发on / off。

而在这种情况下，功率是通过Vdd帽传递的。在Vdd帽低于9 V之前，存储在这个电容内部的电力必须高于提供输出负载电流所需的功率，以及为输出电容充电的功率。

这可以在给定电路原理图中被注意到。因此，选择电容器值以按时支持初始开关。

当发生短路时，VDD帽内的电荷低于最小值，允许在高压电流发生器中内置的IC触发新的启动周期。

电容器的充电和放电阶段决定了电源将打开和关闭电源的时间段。这降低了对所有部件的均方根升温影响。

调节这一点的电路包括DZ，C4和D8。D8在整个循环期间向其峰值充电C4，而D5处于导通模式。

在此时段期间，通过地面低于地面的二极管的正向电压降减小了IC的供电源或参考电压，这弥补了D8下降。

因此，首先齐纳电压等于输出电压。C4连接在Vfb和电源上，以平滑调节电压。

Dz是一个12 V, 1⁄2 W的齐纳，具有特定的测试电流额定值为5 mA。这些齐纳额定在更小的电流提供更高的输出电压精度。

在输出电压低于16v的情况下，电路可以建立如图3所示，其中Vdd与Vfb引脚隔离。一旦IC内置的电流源给Vdd电容充电，Vdd在最恶劣的情况下可以达到16V。

一个16v齐纳有5%的最小公差可以是15.2 V，除了内置电阻对地是1.23 k Ω，产生额外的1.23 V，给一个整体16.4 V。

对于16V输出和更大，可以允许VDD引脚和VFB引脚促进公共二极管和电容滤波器，如图4所示。

电感的选择

在电感器的起始操作阶段，可以通过下面的给定公式确定，其为电感提供了有效的估计。

l = 2 [p_出/（Id_峰的）²x f）]

其中Idpeak是最大最大漏极电流，用于IC VIPER12A-E的320 mA和VIPER22A-E的560 mA，F表示60 kHz的开关频率。

最高峰值电流控制在降压变换器配置内的电源供应。因此，上述计算看起来适合于设计工作在不连续模式的电感。

当输入电流滑动至零时，然后输出峰值电流得到输出的两倍。

这将输出电流限制为IC VIPER22A-E的输出电流为280 mA。

在电感器具有更大的值，在连续和不连续模式之间切换，我们能够轻松达到电流限制问题。C6需要是最小的ESR电容，以实现低纹波电压。

V._波纹=我_波纹XC_ESR.

D5需要是高速切换二极管，但D6和D8可以是普通的整流二极管。

使用DZ1将输出电压固定为16 V.降压转换器的特性使其在具有无负载条件的峰值点处充电。建议使用比输出电压大的齐纳二极管3至4V。

图3上图显示了天花板LED灯原型设计的电路图。它设计用于12 V LED灯，最佳电流为350 mA。

在需要较小电流的情况下，VIPer22A-E可以转化为VIPer12A-E，电容C2可以从10 μf降低到4.7 μf。这相当于200毫安。

上面的图4展示了相同的设计，除了16v或更多的输出，D6和C4可以省略。跳线连接输出电压与Vdd引脚。

布局想法和建议

L值为指定输出电流的连续和不连续模式之间提供阈值限制。为了能够以不连续模式运行，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表示切换周期，D给出占空比。您会发现一些因素考虑。

首先是，不连续的最大电流越大。通过脉冲电流控制，该级别必须在最小脉冲下方的VIPER22A-E为0.56 A.

另一个是当我们使用更大的尺寸电感器时不断运行，我们由于VIPER IC内的MOSFET的切换缺陷而遇到剩余的热量。

电感器规格

毋庸置疑，电感器电流规格应大于输出电流，以避免饱和电感器核心的可能性。

电感器L0可以通过在合适的铁氧体芯上绕组24个SWG超搪瓷铜线构建，直到实现470 uh的电感值。

同样，电感器L1可以由任意合适的铁氧体铁芯上缠绕21 SWG超漆包线构成，直到电感值为1mh。

完整零件清单

更多细节和PCB设计请参考此完整的数据表