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      LED平板灯恒流驱动方案

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      LED平板灯恒流驱动方案

      下面以昂宝电子OB3330XCP 40W平板灯驱动为例分析此方案。

         OB3330XCP是一款采用原边反馈控制技术并实现高功率因数校正的LED恒流驱动器件,应用于反激隔离照明中。它提供的特性功能包括软启动、功率校正、恒流控制、零电流检测、电流采用比较器内置前沿消隐(LEB),以及图腾柱输出驱动等。该器件提供全面的保护功能,包括LED开路保护、短路保护、VCC过压保护、过温保护和输出驱动钳位保护功率MOSFET。

      3330XCP特性如下。

      (l)原边反馈控制的单级PFC。

      (2)临界模式实现高效率。

      (3)模拟乘法器实现功率因素校正。

      (4)高恒流精度。

      (5)设置阂值的逐周期峰值电流限制。

      (6)软启动功能。

      (7)极低启动电流。

      (8)简单的电路设计。

      (9)LED开路保护、短路保护、VCC过压保护和过温保护。

      0B3330XCP设计原理如图5一43所示。

      图5-43  OB330XCP设计原理图

      OB333OXCP引脚说明如表5一5所示。

      表5一5 OB3330XCP引脚说明

      OB3330XCP电器参数如表5一6所示。

      表5一6 OB3330XCP电器参数

      续表

      OB330XCP方框原理图如图5一44所示。

      图5一44 OB330XCP方框原理图

      l)工作原理

      0B3330X是一款采用原边反馈控制技术并实现高功率因数校正的LED恒流驱动控制器,应用于反激隔离LED照明,无须TL431和光祸等二次侧元器件。芯片工作于临界模式,较大化地减少开关损耗,提高效率。

      芯片工作原理可参考功能方框图来理解。

      2)启动

        OB333OX优化设计了启动电流(Typ . 5uA),当vCC电压经启动电阻充电高于UvLo(OFF)阑值电压,芯片可以很快开启工作,因此在系统板上可以使用高阻压的启动电阻来减少功率损耗。当lC初始启动时需要原边高压侧供电,启动后为辅助绕组供电。初始启动时,因为原边高压侧供电,故调整启动电阻R8和R9的值,可以改变启动时间;如果在低压情况下不能启动,也可以减小启动电阻R8和R9得以改善。

        启动后辅助绕组建议设置辅助绕组为12V来供电,不宜太高。若采用12V,则辅助绕组匝数Naux=Ns*l2/(Vout十VDF)。VDF为输出二极管压降,Ns为副边匝数。辅助供电由D3、R13、C3和C4辅助绕组组成供电。R3一般选值4一10Ω。

      原边绕组RCD缓冲器由R10、Rll、C7和D4组成,D4要选择快速恢复二极管;否则可能会造成开机会输出电流随时间下降。C7电容取nF级的高压电容,R5电阻取百k级电阻。

      3)Vcc欠压保护

      Vcc欠压保护功能具有迟滞控制,当Vcc电压超过15.2V阂值,芯片停止工作;当Vcc重新恢复到15.2V阂值,芯片重新开始工作。

      4)LED恒流控制

      OB3330X采用原边反馈的恒流(CC)控制技术,可以实现高精度的LED恒流输出。

      LED输出电流ILED计算公式如下:

      image

       N为原边绕组和副边绕组匝比,Rcs,为连接MOSFET源极和地的采样电阻。


      5)电流采样

      0B3330X提供逐周期的电流限制(OCP),通过CS引脚检测接至其引脚采样电阻R18、R19、R24和R25(Rcs)上的开关电流大小。Sunbber二极管的反向恢复特性导致MOSFET开通瞬间在采样电阻上产生尖峰电压,芯片内置前沿消隐电路可以屏蔽改尖峰电压,因此在电流检测输入端无外接RC滤波电路。在该屏蔽时间内电流限制比较器不会工作,因此外部MOSFET不会关闭。电流采样的输入电压和COMP电压决定PWM占空比。

      6)设置OCP闰值

      OCP _ TH引脚电压决定OCP闽值,该引脚提供约28uA充电电流。为了产生所需的电压,OCP TH需要连接合适的电阻到地。当OCP TH引脚接33k几电阻到地时,OCPl鞠值约为1.8V;接110kΩ电阻到地时为1.5V;接地,约为2.1V,如表5一7所示。

      表5一7设置OC户阀值


      7)检测零电流

      OB333OX的ZCD引脚连接辅助绕组的电阻分压节点,监测辅助绕组电压实现零电流检测。ZCD引脚电压反映反激变压器极性的变化,当存储于反激变压器中的能量传输到输出并完全释放完毕时,对应ZCD引脚上的电压下降。当ZCD引脚上的电压下降到0.3V闽值,触发内部的ZCD比较器并产生新的PWM开关周期。

      8)较大/较小导通时间

      芯片的LEB时间决定较小导通时间(TYP . 300ns),芯片限制的较大导通时间约为50us。

      9)较大频率钳位

      基于临界模式工作原理,开关频率和输出功率成反比,因此当输出功率下降,开关频率增加,如不限制开关频率,开关频率会非常高。OB3330X限制的内部较大开关频率为30OkHz。

      10)乘法器实现功率因数校正

      通过检测AC半波整流输入电压,芯片内置的模拟乘法器输出以限制原边绕组的峰值电流。通过控制CS比较器的阑值作为AC输入电压从零到峰值正弦变化的电压,实现高功率因数。

      11)输出欠压保护

      ZCD引脚独立监测输出过压状态,正常工作时,当ZCD引脚上的电压超过4.OV阂值将会触发过压保护功能,GATE会立刻关闭。

      12)Vcc过压保护

      系统通过变压器绕组输出为芯片Vcc供电,当Vcc电压高于30V,触发过压保护,芯片关闭GATE输出;同时系统进入重启状态。

      13)LED短路保护

      当LED输出发生短路时,辅助绕组正向电压接近零,对应ZCD电压为低电平。当ZCD引脚低于0.V闽值并维持10 ms,芯片关闭GATE输出;同时系统进入重启状态。

      14)LED开路保护

      当LED输出发生开路,辅助绕组正向电压增加,对应ZCD电压为高电平。当ZCD引脚电压高于4V闽值,芯片将关闭GATE输出;同时系统进入重启状态。

      15)过温保护功能

      OB3330x提供内置过问保护功能,当芯片温度超过温度保护阑值145℃,芯片关闭GATE输出。

      16)Gate驱动输出

      0B3330X通过优化设计的驱动电路来驱动外置功能MOSFET,驱动能力太弱会导致高的开关损耗;驱动能力太强则导致EMI变差,内置图腾柱驱动和合适的驱动输出能力控制实现了二者之间很好的折中。Gate驱动内置llV的高电平钳位,保护MOSFET栅极。在GATE脚和MOS管G极(栅极)之间连接驱动电阻R7、R17和DS是为了改变MOS管开通及关断速度,R10通常取值10Ω或20Ω。MOS管栅极对地要接一个R23为10一20k只电阻,是为了当IC停止工作时让栅源级间电容的电荷通过此电阻放掉,以防止MOS管栅级悬空后误动作。

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