利用CFL镇流器驱动LED

文章作者:Christian Rausch

设计师在节能灯(紧密型荧光灯)中使用镇流器ic，如International Rectifier公司的IR53HD420，用于加热灯丝、点燃灯具并为灯具提供电流(参考文献1)。制造商大量生产这些ic，成本约为2美元。本文将展示如何使用节能灯镇流器IC来驱动led而不是节能灯。镇流器IC本质上是用于脱机操作的自振荡半桥。它通常工作在320V直流，这是大约相同的功率从一个230v交流市电整流器或120V电压倍压器。该集成电路产生幅度为320V p-p、频率为数万赫兹的方波电压。
通常，这个方波电压连接到一个紧凑型荧光灯管和一个限流电感器的串联组合₁（图1）。与平行电容器一起并使用LC谐振，您可以热身，点燃和提供电流的管。这种方法很好，因为当CFL管有很高的阻抗，当它们在运行时是低阻抗。管电压通常为150V p-p。

＊图1:CFL镇流器驱动了一支长长的LED串。*

通过将多个LED串联置于串联并将其连接到桥式整流器，您可以在导通状态下实现CFL的模仿。模仿关闭状态不太重要，因为LED无需点火程序。在r的给定值_T和c_T，桥的运行频率为70kHz。该电路提供64个led，电流约为80毫安。在机器视觉系统中，红外发光二极管照亮了CCD摄像机的视场。电路原型使用了一个2.7 mh电感从一个死的节能灯。
LED电流包括DC电流加上小的纹波电流;保持纹波电流低，以实现高效率和长LED寿命。LED制造商通常要求百分点的值。这种低纹波电流可能难以用一个电解电容器来实现₅，但与额外的箔电容器，C的平行组合₄，在大多数情况下都运行良好。LED整流器的输入电压在一个振荡周期内是相当恒定的，因此电感电流呈三角形，这有利于EMC(电磁兼容性)。LED平均电流的公式为I_ledavg.=(½×V_直流- n×V_逃离) / (4 f××L₁), V_直流为电源电压，N为led串数，V_逃离是LED正向电压，F是振荡频率，L₁为限流电感器的电感。

＊图2:在图1的电路中添加一个变压器可以使你连接尽可能多的led

虽然电路图1工作良好，但电路存在一些不足图2.通过添加c补救措施₆，D.₅，D.₆, T₁，用EPCOS EP13绕线机绕线，采用T38材料的无间隙EP13铁芯，电感量为7000 nH。一、二次绕组均为90匝0.2 mm线;次级绕组绕在初级绕组上。杂散电感在这种情况下并不重要，初级和次级绕组的电感都是50mh图2.有几个优势比在图1。例如，镇流器IC的电源电流图1必须流经R₁进入IR53HD420，在那里它被夹在15.6V。在供电电流约为6毫安时，R₁必须散发超过2W。在图2.，R.₁可以具有更高的价值，因为它必须仅提供小的启动电流。启动后，电荷泵包括C.₆，D.₅和D₆泵入足够的电流到V_CC引脚，使内部齐纳二极管箝位到15.6V。电荷泵的设计方程为I_供应(AVG)= f×c₆2×V_直流-15.6 v。R的耗散₁现在保持在0.25W以下。
同时，将led的正向电压相加图1必须小于供电电压的一半。对于电路图2.，通过调整变压器绕组的比率，你可以连接许多需要的led，只要你不超过组件的评级。(LED电压甚至高于V_直流是可能的。）电路的一个不太明显的问题图1是，桥的全电压摆动出现在LED串的两端。当所有LED都靠近时，这种情况并不存在问题，并且LED靠近桥梁。但是，在许多灯具中，您希望将LED与电子设备分开。由于杂散电容，这种方法将导致LED的高电容电流接地，损坏效率并产生EMC问题。与变压器图2.，你可以将LED串的一端接地，如图所示，或者通过一个电容。现在，你可以用长电缆很容易地把led和电子设备分开。
参考
“IR53H420（D）420，自振荡半桥，”初步数据表PD60140-K，国际整流器，2003年8月19日。

这篇文章是由编辑挑选的重新出版的设计构思。它于2007年4月26日首次发表在EDN.com上。