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              驅動LED的CFL鎮流器IC

                  設計者用CFL(緊湊式熒光燈)中的鎮流器IC(如國際整流器公司的IR53HD420)來加熱燈絲、點亮燈泡,為電燈提供電流(參考文獻1)。制造商大量生產這些IC,它們的價格大約為2美元。本設計實例是如何用CFL鎮流器IC驅動LED,而不是驅動CFL。鎮流器IC基本上就是一個用于脫機運行的自振半橋。它通常工作在320VDC,其功率大致相當于 230VAC主整流器或一個120V的倍壓器。IC產生一個振幅為320Vp-p的方波電壓,頻率為數十千赫茲。


                通常情況下,這個方波電壓連接到串聯的CFL燈管和限流電感L1(圖1)。加上一只并聯電容并使用LC諧振器,就可以加熱、點亮燈管,并為之提供電流。這種方案可以正常工作,因為CFL管在關閉時有高阻抗,而在工作時有低阻抗。燈管的電壓一般是150Vp-p。

                將數只LED串聯,然后連接到一個橋式整流器上,就可以模仿一個CFL,至少是在點亮狀態。對關閉狀態的模仿不太重要,因為LED不需要點火過程。對于給出的RT和CT值,整流橋運行在70kHz。電路可為64只LED提供大約80mA電流。在機器視覺系統中,紅外LED用于照亮CCD相機的視場。本電路的原型使用了從一只損壞的CFL上拆下的2.7mH電感。

                LED電流由直流電流和一個小的紋波電流構成;為獲得LED的高效率和長壽命,要保持紋波電流盡量低。LED制造商通常要求數個百分點的值。這樣低紋波電流可能用一只電解電容C5難以實現,如額外并聯一只金屬箔電容C4就足以應付多數情況下的運行。LED整流器輸入端的電壓在一個振蕩周期內基本穩定,因此電感電流為一個三角波形狀,這有利于EMC(電磁兼容)。LED平均電流的公式為:ILEDAVG=(1/2×VDC-N×VFLED)/(4×f×L1),其中VDC是供電電壓,N是串聯的LED數量,VFLED是LED的正向電壓,f是振蕩頻率,而L1是限流電感的值。

                盡管圖1的電路能很好地工作,但它也有某些不足,圖2中的電路通過增加C6、D5、D6和T1作補充,T1繞在一個EPCOS EP13線圈架上,它采用T38材料的無隙EP13骨架,電感為7000nH。初級繞組和次級繞組均用0.2mm線繞90匝,次級繞組繞在初級繞組的上面。雜散電感在這種情況下并不重要,初級繞組和次級繞組的電感值均為50mH。圖2電路比圖1電路有一些優點,例如,圖1中鎮流IC的供電電流必須流經R1,再進入IR53HD420,此時它被箝位在15.6V。在高于6mA供電電流時,R1功耗超過2W。在圖2中,R1可以取更高的值,因為它只要提供一個小的啟動電流。啟動以后,一個由C6、D5和D6組成的電荷泵為VCC提供充足的電流,使內部齊納二極管箝位到15.6V。電荷泵的設計公式為ISUPPLY(AVG)=f×C62×VDC-15.6V。R1的功耗可穩定在0.25W以下。


                另外,圖1 中LED的總正向電壓必須小于供電電壓的一半。對圖2中的電路,通過調整變壓器繞組比,可以根據需要盡可能多地連接LED,只要不超過元件的額定值(LED電壓甚至可以高于VDC)。圖1電路有一個不太明顯的問題,即整流橋的全電壓擺幅出現在LED串的兩端。當所有LED均靠近整流橋時,這種情況不會造成問題。但是,在很多照明設備中,希望將LED與電子設備分離開來。由于存在雜散電容,這種方法會造成從LED到地之間的高容性電流,影響效率并產生EMC問題。采用圖2的變壓器,可以將LED串的任一端直接接地,或通過電容接地?,F在,就可以使用長電纜,方便地將LED與電子設備分離開來。



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