AP1694A的LED照明驱动电源设计(2)
随着半导体技术近些年地飞速发展和不断创新，LED也得到了长足的发展，特别是在照明领域。LED有“第四代绿色光源”之称，因其具有使用寿命长、节能功耗低、亮度高、响应速度快等优点，在照明领域存在着巨大的应用市场。预计到2020年LED室内照明灯具的市场占有率或将达到50%。但是与传统的白炽灯、荧光灯不同的是它的单颗导通电压只有几伏。所以LED灯照明不能够像白炽灯一样直接接到市电中，而是需要对应的驱动电源将市电转换为适合的电能形式才能够使其正常照明。这也是研究LED驱动电源的背景和意义所在。或许随着半导体技术的发展，将来LED灯的导通电压如果能够做到直接承受市电、抗电压波动能力的程度，LED驱动电源也将失去其作用。
1.2 LED电气特性及电源的技术要求
1.2.1 LED的电气特性
（1）单向导电性。LED是一种发光二极管，同样具有PN结的单向导电特性。因此在外加反向电压时，LED不能发光，这就要求必须外加正向直流电才能够证其导通发光。
（2）导通电压低。LED因承受正向电压导通，其单颗灯珠的导通压降一般只有几伏。于是LED在室内照明时是不能够直接接到高电压的市电上，需为其设计复杂的驱动电路。
（3）伏安曲线非线性。LED的伏安特性曲线呈指数形式，导通后正向电压的微小波动就会引起电流的剧烈波动[5]。并且LED的发光性能与流过它的电流有很大关系，电流波动太大将影响到LED的稳定性和使用寿命，所以应保证恒流输出以及电流纹波被控制在可接受的范围内。
1.2.2 驱动电源的技术要求
在室内照明领域，性能良好的LED驱动电源通常需要满足以下几方面指标：
（1）市电输入电流中的谐波含量应满足 IEC6100-3-2的要求；
（2）电源的功率因数应大于0.9，符合能源之星的标准；
（3）EMI应满足 EN55015 Class B的标准，并留有一定余量；
（4）效率至少达到80%；
（5）电源设计成本低，可靠性高，带有调光功能；
1.3 本课题的研究内容与目标
本次设计根据课题要求，研究了小功率LED照明驱动电源的设计方法，设计出一款性能优良、成本较低、单级恒流输出的LED照明驱动电源。此设计方案利用AP1694A芯片组成的PFM脉冲控制驱动电路，采用Buck结构，具有高效率、高功率因数、低谐波畸变率、调光等特性。此次电路的设计指标为：
工作频率：最低50kHz
输入电压：230VAC（允许在208~265VAC范围内波动）
额定输出：54V/240mA
效率：大于85%
功率因数：大于0.9
THD：小于25%
2 驱动电源工作原理分析
2.1 LED驱动电源的工作方式
LED驱动电源的工作频率较高，可以达到几十甚至上百kHz，与工频变压器相比大大减小了变压器的体积和质量，节省了空间和成本；并且它的损耗较低效率较高，一般可以达到80%~90%，甚至可达到90%以上。驱动电源的组成部分如图2.1所示，主要分为变换电路和控制电路。变换电路将电能斩波变换之后传递给负载，是功率的主要流通通路；控制电路按照要求对电流电压进行检测反馈，从而对变换电路的工作状态进行控制。
驱动电源依据控制电路采集的反馈信号使功率开关管周期性地开关，把电能按照技术要求进行变换，对输出电流进行调整。