二款新型实用的LED驱动电路

二款新型实用的LED驱动电路的设计赵军亚2010.06.06摘要：我的发言主要是向大家介绍两种小功率的LED驱动电路的设计与计算方法。在设计电路中采用了两款型号为RM3252、RM6203的恒流恒压集成控制电路，由它们构成的LED灯驱动电路简单、体积小、性价比高、寿命长、价格低廉、非常适用于小功率LED灯。关键词：LED驱动电路设计计算RM3252RM6203低成本LED驱动电路的基本功能主要有两个方面，一是保留恒流特性，特别是在供电电源出现大范围变动时，仍然应该保持输出电流在较窄的范围内变化。二是驱动电路要有较低的功耗，这样才能使得LED的系统效率保持在较高水平。分别采用型号为RM3252、RM6203集成控制电路设计成分别具有5W、10W的驱动电路。均达到了LED驱动电路的基本功能。设计5W的LED驱动电路(17V,320mA~3.3V,1.6A)一、应用电路U1RM325XNC1GND2Sense3NC4Vout5VDD6L11mH4.7uF_6.3VC61.8MR32R2R81uFC710RR17.5MR5270RR101.5KR61.8MR2200KR4-+D2BR12134+47uF_400VC21nF_1KVC3FR107D1U2123456D4SB330+470uF_6.3VC4+++NLIN4148D3+5V_1A15RR9221_1KVC5+47uF_400VC113003A312AC85V~264V2R2R7二、元件表符号参数符号.参数C1、C24.7uF_400V_EC×2R110ohm×1C31nF_1KV×1R2、R31.8M×2C4470uF_6.3V_EC×1R4200kohm×1C5221_1KV×1R57.5M×1C64.7uF_6.3V×1R61.5K×1C71uF_6.3V×1R7、R82.2ohm×2D1FR107×1R915ohm×1D2IN4007×1R10270ohm×1D3IN4148×1U1RM3252×1D4SB330×1U2Transformer×1L11mH×1三、外围元器件参数计算•1、变压器计算(U2)：•1)原次侧(原边/初级/高压绕组)变压器线圈匝数的计算：•(式:1-1);•公式中：取值为0.3-0.35T；•A为铁芯的实际截面面积，单位为平方米,•D为最大占空比，建议值取0.55；•F为工作频率，建议值取45Khz；•2)二次侧线圈匝数的计算：••(式:1-2);••为二极管的正向导通压降，取值为0.7V。FABDVNMINACp)(22DDVVVNNMINACFOUTPS12/2)()(FVB•3)原边反馈线圈匝数的计算：••(式:1-3);••为IC的正常工作电压，这里取21.5V。•4)电感的计算：•为变压器原边高压绕组的电感，他作为变压器设计参数之一，对应用电路的工作起到很重要的作用，他的大小决定着整个电路的工作性能。••(式:1-4);•而;(式:1-5);•这里：为IC启动时最小的输入电压；这里我们取90V；•为最大占空比，我们取0.55；•为C2电容充放电率，我们取0.2；下图为电容充放电波形图：FOUTFCCSVCCVVVVNN)(CCVML;22RFINMAXMINDCMKFPDLVLDCchINMINACMINDCFCDPVV)1()(22VMINACMAXDchD•为输入电压的频率，=60Hz;=50Hz;•在选择磁芯时要考虑其此饱和问题，作为饱和的可能性，可以考虑以下几种情况：•1）超过最大使用温度进行使用时（最大温度为105℃）；•2）低于最初预定的频率时；•3）输入电压比规定值异常高出时；•2、输入端滤波电容的选择（C1、C2）：•对此电容在输出端启动滤波作用，他与电感L1构成型滤波器，但是考虑到电路的启动时间，所以他的值不能太大，一般根据输入功率的大小来决定其值，按照每瓦特1-2uF的规则。•(式:2-1);•这里为变压器的输出功率；•1.2为设计变压器时考虑的功率余量；•为电源的输入功率；•为工作效率，取值为0.7；•取值范围为1-2；LF;110VVMINACLF;110VVMINACLF)(uFPPCOUTINOUTP2.1OUTOUTOUTIVPINP•所以：••所以在这里我们选择容量为10uF的电容做为滤波电容，但是电容还要考虑其耐压值，所以在选择耐压值时，最小要选择大于最大输入电压的倍，所以就有：；所以我们推荐选用两颗容量为4.7uF，耐压值为400V的电容作为滤波电容；•3、启动电阻的计算(R2、R3)：•因为RM3252的启动电流为15uA-25uA,所以我们可以根据下面的公式来计算出我们所要选择的启动电阻值的范围：•(式:3-1);•为IC内部电阻，取值为；;启动电阻建议选用.•4、启动电容的计算（C7）：•RM3252VCCPIN经启动电阻和内部的一颗阻值为3.4M的电阻连接到地，启动时间与输入电压的大小有关。一般启动时间的值选择在200mS-800mS之间，输入电压越小启动时间就越长。根据下面的公式我们便可推导出启动电容的计算公式：uFCMIN5.817.02.115)(uFCMAX1727.02.115)(2VVC37522650)(2RIURSATMINACSAT0RM4.3M6.3satRARsatT由；;;；•由上式可以推导出：•；；(式:4-1);•在这里=2,;•所以就有：•建议选用1uF或者2.2uF的陶瓷电容作为启动电容。satsatITVCQSATCRASATRRR//satTSATSATSATVIVTICAsatDCRRVIsatRMACDCVV2uFVRRVCSATMINASATMINACMINSAT32.0122.010)6.32.3(90226)()()(uFVRRVCSATMAXASATMAXACMAXSAT7.3128.010)6.32.3(264226)()()(5、RCD缓冲回路的计算：•因为：;所以说的大小与开关管的选择有关：•在这里：为13003集电极电流下降时间，13003的规格书中规定为0.8uS；•为13003的额定值，在这里我们取400V；•所以:;•(式:5-1);•因为：；•(式:5-2);•由此我们可以推导出：•(式:5-3);•在这里:我们定义为2.5倍的；•为变压器电感；•为流过13003的最大电流，可以通过下面的公式计算得出：•;;(式:5-4、5-5);•计算后选用200K电阻1n电容CEOfPSNVtIC7.02ftCEOVnFCSN14007.02108.0684.06ROSNPEAKCELKSNSNSNVVLFRVPI222)(2IPEAKCELKROSNSNSNLFVVVRSNVROVLKLIPEAKCE2IIEDCPEAKCEIFLDIMMAXMINDCV•对的选择我们要考虑其承受的电流和耐电压值，其反向击穿电压值•一定要大于流过的电流要大于流过开关管的最大峰值电流，即684mA。因此我们选用FR107，他的反向击穿电压为1000V，为1A.•6、限流电阻的选择（R7、R8）：•因为：•所以：•;(式:6-1);•;(式:6-2);•在这里建议选用两颗的电阻并联。•SDVDDMAXMAXMAXROV687122655.15.1FI2.1OUTOUTOUTIVP;212RFPMOUTINKFILPPRFMOUTOUTPKFLIVI2.12PSENSEIVR2.2•7、开关管的选择：•从上面的计算可以看出，变压器原边与开关管连接处的电压在最大时可达687V左右，且原边流过的电流为460mA.•故再选择开关管时一定要选择的13003作为功率开关管。••mAIVVDCBO500,700•8、D4的选择：•对于D4，我们选择时要考虑两参数，一是,即反向击穿电压，另一参数是,导通时流过的最大电流。•这两个参数计算较为复杂，下面是计算方法：•如上图所示，我们先要确定,•(式:8-1);•(式:8-2);RRMVFIROV;1VMINDCMAXMAXRODDVLDCchINMAXACMAXDCFCDPVV)1()(22ROFOMAXDCODVVVVVV••(式:8-3);•(式:8-4);•下面我们来计算；下图为RM3252驱动13003的电流波形图•我们下来看看各种电流的计算方法：DRRMVV3.1FI•;(式:8-5);•;(式:8-6);•;(式:8-8);•;(式：8-8)•;(式:8-10);•所建议选用SB330,他的=30V，=3A.MAXMINDCOUTMAXMINDCINEDCDPDPIVVFLDIMMAXMINDCV32322MAXEDCRMSCEDIIIFOROMAXMAXRMSCECVVVDDII1DFII5.1RRMVFI设计10W的LED驱动电路(33V,320mA~3.3V,3.2A)四、应用电路C5680pFC6100nFR61K-+D2BR12134U2L18674+C247uF_400VD3IN4148R230K_5%C31nF_1KVD1FR107R42KU3Transform123456D4SB330+C7470uF_16VL24.7uH_3A+C8470uF_16VTL431+5V_2AR11M33mH85V-265V+++R710KIR810KR52KNLC91042A/250V/ACF1R30.75_1%C101nFU1PR6203OB1OC8OC7VCC2GND3CT4FB5IS6PC817C3241+C447uF_16V五、外围元器件参数计算：•1、输入端滤波电容C2的选择：•对此电容我们认识到他起的是滤波的作用，但是考虑到电路的启动时间，所以他的值不能太大，一般根据输入功率的大小来决定其值，按照每瓦特1-2uF的规则，•所以)(12uFPPCOUTIN这里OUTP为变压器的输出功率，2.1OUTOUTOUTIVP1.2为设计变压器时考虑的功率余量。INP为电源的输入功率；所以在这里我们选择容量为22uF的电容做为滤波电容，为工作效率，取值为0.7，uFCMIN1717.02.125)(2uFCMAX3427.02.125)(2所以：2VVC37522652但是电容还要考虑其耐压值，所以在选择耐压值时，最小要选择大于最大输入电压的倍，所以就有：2VVC37522652但是电容还要考虑其耐压值，所以在选择耐压值时，最小要选择大于最大输入电压的倍，所以就有：2、决定工作频率的电容C5的计算：在计算C4之前我们先要确定工作频率的范围：因为：OUTINPP；RFPMINKFILP221这里：RFK为纹波系数，取值根据IC的工作模式而定，CCM下，RFK范围为0.6-0.8；PI为流过IC的最大工作峰值电流，这里我们定义为0.65A;于是我们可以推导出：RFPMOUTRFPMINKILPKILPF2222;所以就有：KhzF677.06.065.01022.125223因为：)(24000SCTTTF1;;所以：;62024000106713)(5PFCMINPFCMAX104024000401)(5建议选用680PF的电容，工作频率67Khz3变压器初级电感的计算（ML）：ML为变压器初级高压绕组的电感，他作为变压器设计参数之一，在变压器设计阶段就已经知道，一般都是毫亨级，他也可以通过下面的公式计算出来：;22RFINMAXMINDC