Источник питания с высоким КПД для светодиодных осветителей

Применение – светодиодное освещение
Микросхема – TNY279GN
Выходная мощность – 14 W
Диапазон входного напряжения – 195-265 VAC
Выходное напряжение – 20 V
Топология – обратноходовая

Особенности дизайна:

• Работа при высокой температуре окружающей среды
• Высокий КПД
• Соответствует стандартам EU CoC/ENERGY STAR 2.0
• КПД в активном режиме 86% против 79.6 % требуемых
• Потребление в режиме без нагрузки <250 mW (256 VAC) против 300 mW требуемых
• интеллектуальная тепловая защита
• Соответствие стандартам EN55015B с запасом > 8 dBuV

Работа схемы:

Рис.1 Схема источника питания.

Схема, показанная на рис.1 – это преобразователь на 20 V, 14 W, работающий в режиме постояного напряжения (CV) и постоянного тока (СС). Световой поток, получаемый со светодиодов в процессе работы прямо пропорционален току, текущему через них. Поэтому нагрузка должна питаться постоянным током. В данной схеме выход преобразователя не изолирован от входа, поэтому очень важно обратить внимание на то, чтобы светодиоды были надежно изолированы от пользователя. Входное переменное напряжение выпрямляется и фильтруется элементами BR1, C1, C2. Дроссель L1 совместно с С1 и С2 – формируют П-образный фильтр для подавления ЭМИ. Вставка плавкая F1 защищает от критических поломок источника питания.

Для того, чтобы источник питания нормально и безопасно работал без нагрузки используется диод Зенера VR2. В этом случае выходное напряжение ~21 V.

Характеристика СС получается путем снятия падения напряжения на R7. U3 вместе с элементами R9, R8, R8A используется для генерирования опорного напряжения на инвертирующем выходе операционного усилителя U2. При установленном токеб напряжение на R7 превышает опорное напряжениеб вызывая поднятие напряжение на выходе операционного усилителя. Это смещает диод D4 и управляет базой Q1, который открываясь замыкает на землю вывод EN/UV микросхемы U1. Конденсатор С7 и резистор R6 обеспечивают компенсацию обратной связи. Операционный усилитель был использован для того, чтобы минимизировать падение напряжения на шунтовом резисторе и в свою очередь повысить КПД.

Транзистор в U1 работает в релейном режиме. Перед совершением каждого рабочего цикла микросхема проверяет величину тока вывода EN/UV. Если эта величина менее 115 uA, цикл совершается, если больше – пропускается. Путем варьирования числом совершенных и пропущенных циклов совершается управление выходным током.

Благодаря высокой температуре окружающей среды U1 работает в режиме с пониженным ограничением тока. Это позволяет получить лучший КПД.

Цепь ограничения высоковольтного выброса (D1, VR1, C3 и R3) ограничивает выброс тока при запирании MOSFET транзистора на уровне безопасном для транзистора – 700VDC. Резистор R3 понижает “звон” вызванный индукцие рассеяния и понижает уровень ЭМИ. На вторичной части ИП напряжение выпрямляется и фильтруется элементами D2, D3, C6.

Рис.2 Уровень ЭМИ (Худший случай) в сравнении с пределами EN55022B

Рис. 3 Измеренная выходная CV/CC характеристика

Параметры трансформатора.

Ключевые точки схемы.

• Выбирая для D1 диод класса ultrafast мы повышаем КПД путем использования части энергии в индукции рассеянияю
• С9 используется для повышения ЭМИ
• R10 выбран так, чтобы обеспечить 1mA питающего тока на U3 при минимальном выходном напряжении в 6 V.

Г. Бандура