基于ATS1605的小功率恒流LED燈驅(qū)動(dòng)電源

季作敬，王春芳

(青島大學(xué) 自動(dòng)化工程學(xué)院，山東 青島 266071)

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基于ATS1605的小功率恒流LED燈驅(qū)動(dòng)電源

季作敬，王春芳

(青島大學(xué) 自動(dòng)化工程學(xué)院，山東 青島 266071)

摘要:在傳統(tǒng)反激變換器的基礎(chǔ)上采用ATS1605控制芯片設(shè)計(jì)了一款原邊控制的LED燈驅(qū)動(dòng)電源。文中介紹了其控制芯片和電路原理。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)的可行性和有效性。

關(guān)鍵詞：LED燈；驅(qū)動(dòng)電源；ATS1605

0　引　言

世界范圍內(nèi)約有四分之一的電能用于照明領(lǐng)域[1,2]。由于LED燈具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長、尺寸小等優(yōu)點(diǎn)，在照明領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[3]。本文研究了一種高精度、低成本的小功率LED燈驅(qū)動(dòng)電源。

1　電路控制芯片與電路結(jié)構(gòu)原理

1.1　ATS1605芯片介紹

ATS1605是一款原邊反饋的LED燈驅(qū)動(dòng)芯片，適合于低成本、高恒流精度要求的隔離LED燈恒流驅(qū)動(dòng)電源。該芯片無需任何次級(jí)電流采樣反饋電路和補(bǔ)償電路，其內(nèi)置線電壓補(bǔ)償無需增加電流補(bǔ)償電路便可滿足全電壓輸入范圍的電流精度。該芯片的封裝為SOT23-5，大大節(jié)約系統(tǒng)的體積，可適合體積要求很高的球泡燈和射燈的應(yīng)用。該芯片可以直接驅(qū)動(dòng)NPN三極管，極低的啟動(dòng)電流即可實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)。ATS1605還集成了多種保護(hù)功能：如欠壓鎖定、前沿消隱、LED開路保護(hù)、過流保護(hù)、環(huán)路開路保護(hù)及LED短路保護(hù)等，大大增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。ATS1605的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2　驅(qū)動(dòng)電源的工作原理

本文基于ATS1605芯片設(shè)計(jì)了一款反激式LED燈恒流驅(qū)動(dòng)電源，其輸入電壓為100～240 VAC，輸出恒流不恒壓，輸出電壓會(huì)根據(jù)所接的燈珠自動(dòng)調(diào)整。當(dāng)驅(qū)動(dòng)1個(gè)功率為1 W的LED燈時(shí)，其輸出電壓為2～5 VDC，輸出電流為260 mA。其驅(qū)動(dòng)電源的電路如圖2所示：

圖1 ATS1605的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

圖2 驅(qū)動(dòng)電源的電路原理

圖2所示電源的開關(guān)頻率為50 kHz,DG1為整流橋，C1為濾波電容，T為變壓器，C0為輸出濾波電容，VD1是輸出整流二極管，ATS1605、VD2、R3、R4、R5及C2組成控制電路。當(dāng)輸入端接通電源時(shí)，經(jīng)過DG1整流和C1濾波以后，電能經(jīng)過變壓器原邊Np傳遞到變壓器副邊Ns，然后經(jīng)過C0濾波后給LED燈供電?？刂齐娐酚芍麟娐诽峁﹩?dòng)電流，當(dāng)VCC引腳的電流達(dá)到5 μA時(shí)就能實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，控制電路啟動(dòng)后，由輔助繞組Na供電，R3和R4是分壓電阻，輸出電壓的反饋管腳FB檢測(cè)R4兩端的電壓，通過檢測(cè)的電壓大小控制OUT引腳，進(jìn)而控制NPN三極管是否導(dǎo)通，原邊電流檢測(cè)管腳CS用于檢測(cè)電阻R5上的電流。

控制芯片通過檢測(cè)反激變壓器初級(jí)繞組的峰值電流來控制次級(jí)繞組的輸出電流。電路反饋具有兩個(gè)反饋環(huán)，一個(gè)是通過輔助繞組檢查輸出電壓信號(hào)的電壓外環(huán)，另一個(gè)是通過檢查初級(jí)繞組峰值電流的電流內(nèi)環(huán)。設(shè)計(jì)好這兩個(gè)反饋環(huán)路可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，得到較高精度的輸出電流。原邊控制的反激變換器不僅可以提供恒定的LED燈電流，而且消除了傳統(tǒng)反激變換器的光耦和副邊采樣電路，從而降低了LED燈驅(qū)動(dòng)電源的體積和成本，因此基于原邊控制的反激變換器非常適合應(yīng)用在LED燈驅(qū)動(dòng)電源中。

2　實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)上述的電路原理，搭建了實(shí)驗(yàn)電路。以1 W的LED燈珠作為驅(qū)動(dòng)電源的負(fù)載，輸入電壓分別為100 VAC和240 VAC時(shí)，測(cè)得負(fù)載兩端電壓Uo和電流波形io如圖3和圖4所示。

圖3 輸入100VAC的輸出波形

圖4 輸入240VAC的輸出波形

圖3為輸入100 VAC時(shí)的輸出電壓Uo和輸出電流io的波形。圖4為輸入240 VAC時(shí)的輸出電壓Uo和輸出電流io的波形。由圖3和圖4可知，當(dāng)輸入100～240 VAC時(shí)，電流穩(wěn)定在260 mA左右，電壓穩(wěn)定在3.05 V左右。輸出電壓在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，輸出電流恒流，所以基于ATS1605的小功率恒流的LED燈驅(qū)動(dòng)電源可以實(shí)現(xiàn)恒流控制。

3　結(jié)　論

本文基于控制芯片ATS1605設(shè)計(jì)了一款LED驅(qū)動(dòng)電源樣機(jī)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)驅(qū)動(dòng)1個(gè)功率為1 W的LED燈珠時(shí)，流過LED的平均電流穩(wěn)定在248～272 mA，該電源能實(shí)現(xiàn)LED燈恒流控制，在全電壓范圍內(nèi)保證了LED燈的亮度基本不變，并且整個(gè)LED驅(qū)動(dòng)電源的效率較高。

參考文獻(xiàn)：

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[3]韓浩,王燕云,夏東偉.用于LED照明驅(qū)動(dòng)的反激式恒流驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)[Z].中國照明論壇,2013.

[4]楊旭,裴云慶,王兆安.開關(guān)電源技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[5]Jitaru I D. Efficiency Flyback Converter using Sychronous Rectification[C].IEEE APEC’02,2002:867-871.

王春芳(1964-)，男，山西人，博士，教授，主要研究方向?yàn)殡娔茏儞Q及其先進(jìn)控制技術(shù)。

研制開發(fā)

Low Power Constant Current LED Driver Based on ATS1605

JI Zuo-jing，WANG Chun-fang

(School of Automation Engineering, Qingdao University, Qingdao 266071, China)

Abstract:In this article, based on conventional flyback converter, a primary-side controlled LED driver is designed using ATS1605, and the controller and circuit theory are introduced. Experimental results demonstrate the feasibility and effectiveness of the design.

Key words:LED; driver power; ATS1605

中圖分類號(hào)：TG434.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3664(2015)02-0021-02

作者簡(jiǎn)介：季作敬(1989-)，男，山東臨沂人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)殡娏﹄娮蛹夹g(shù);

收稿日期：2014-12-20