fosc=25000/[RTkΩ+22](kHz) (4)
若fosc选100kHz,代入式(4),RT=228kΩ。
4 检测电流(IOmax)电阻RCS的计算
RCS与流过LED的电流IOmax(ILEDmax)的关系式为
RSC=0.25/(1.15×IOmax)(Ω) (5)
例如,IOmax=0.35A,则代入式(5),得RSC为0.62Ω。
5 电感器L1的计算
电感器的电感量取决于流过LED的纹波电流。若纹波电流占ILED的30%(±15%),L1的计算式为
(6)
式中,VLINEnom为输入交流市电的额定值,即VLINEnom=220VAC。
若VOmax=40V、VLINEnom= 220VAC、IOmax=0.35A、fosc= 100kHz,则L1=3.31mH,可取3.3mH。
电感的峰值电流IP为
IP=IOmax×1.15(A) (7)
则在IOmax=0.35A时,IP=0.35 ×1.15=0.4A。
在选择3.3mH电感量时,其饱和电流应大于IP×1.3。即饱和电流应大于0.4A×1.3>1.52A。
6 选择开关管Q1及续流二极管D1
开关管为N沟通功率MOSFET,其最大的耐压VFET(VDSS)为
VFET=1.5(VLINEmax)(V) (8)
若VLINEmax=242V,则VFET为513V。
MOSFET最大的漏极电流IFET(ID)=IOmax×(A) (9)
若IOmax=0.35A,则IFET为0.247A。但在选择Q1时,其ID要选约为3倍的IFET,即选ID=1A的MOSFET。
为减小开关管Q1的损耗,应选择导通电阻RDS(ON)小(一般取RDS(ON)<1Ω)、栅极电容Qg小的MOSFET,可提高转换效率并可减小散热片的尺寸。
图4 外部器件的选取
根据上述计算可选择STD5NM50,其主要参数为:VDSS=500V、RDS(ON)<0.8Ω、ID=7.5A,Qg=13nC。
续流二极管D1的耐压与VFET相同,其电流IDIODE为
IDIODE=0.5×IOmax(A) (10)
可选择600V/1A的快速恢复二极管,如STTH2R06。其主要参数:VRRM=600V、IR(AV)=2A、VF=1V、trr=35ns(典型值)。
恒定关断时间模式的参数选择
这里举例说明恒定关断时间模式的参数选择及计算。输入时直流电压,其额定值是12V,允差为+4V、-3V,即VINnom=12V,VINmin=9V,VINmax=16V。负载为两个串联的1W白光LED,其VF=3.4,即VINmin=4.6V、Vonom=6.8V,Vomax=8V;Iomax= 350mA。期望的效率η=0.85。其电路如图5所示。
图5 HV9910B应用电路
1关断时间tOFF的计算
关断时间tOFF为
tOFF=(1-VOnom/VINnom)×1000/foscnom(μs) (11)
式中,foscnom为开关管频率的额定值。若foscnom设为100kHz,则tOFF=4.33μs。
2 RT的计算
RT的计算公式为
RT=(tOFF×25)-22(kΩ) (12)
将tOFF代入式(12)得
RT=(4.33×25)-22=86.25kΩ
3 电感L1的计算
设输出电流中纹波的峰值为30% IOmax,则L1可按下式计算。
L1=(6.8×4.33)/(0.3×0.35) =280.4μH
可取标准值330μH的电感,其饱和电流取1.3倍IOmax以上,可取330μH/0.6A的电感。
4 电阻RCS的计算
RCS=0.25/(IOmax+Vonom×tOFF/2L1)(Ω) (14)
在本例中,代入已知数得RCS=0.63Ω。
5 开关管Q1及续流二极管D1的选择
开关管Q1的耐压VFET=1.5VINmax,其IFET=IOMAX×。按已知条件代入得VFET=24V、IFET=0.33A。一般选MOSFET的ID>3IFET,VDSS取大于VFET的N-MOSFET,如FDS8447或FDCS5612。
续流二极管的耐压与MOSFET相同,电流可取1A的肖特基二极管1N5819(40V/1A)。
在恒定管段时间工作模式中,开关管的工作频率不是恒定的,随VI、VO的变动而变动,所以设定的开关频率foscnom是个恒定值。
结语
本文介绍的电路仅仅是个LED驱动电路,完善的电路应有EMI滤波电路及功率因数校正电路。220V市电的应用电路是个非隔离型LED驱动电路,在试验、调试、测量时要注意安全,必须关断电源(220VAC)后才能更换元器件,以防止触电!