如今，CFL和熒光燈幾乎完全被LED燈取代，LED燈大多采用圓形或方形平頂安裝LED燈的形式。

在本文中，我們將討論一個簡單的電源操作降壓轉換器，該轉換器可用作照亮3瓦至10瓦范圍內的天花板LED燈的驅動器。

該電路實際上是一個220 V至15 V SMPS電路，但由于它是非隔離設計，因此擺脫了復雜的鐵氧體變壓器和所涉及的關鍵因素。

雖然非隔離設計不能將電路與電源交流電隔離，但單元上的簡單剛性塑料蓋很容易抵消這一缺點，保證絕對不會對用戶造成威脅。

另一方面，非隔離驅動器電路最好的一點是，由于沒有關鍵的SMPS變壓器，它便宜，易于構建，安裝和使用，取而代之的是簡單的電感器。

意法半導體采用單個IC VIPer22A，使設計幾乎防損且永久，前提是輸入交流電源在規定的100 V和285 V范圍內。

關于 IC VIPer22A-E

VIPer12A-E 和 VIPer22A-E 恰好是引腳對引腳匹配，專為眾多市電交流到直流電源應用而設計。本文檔介紹一種使用VIPer12/22A-E的離線、非隔離式SMPS LED驅動器電源。

此處包括四種獨特的驅動程序設計。芯片VIPer12A-E可用于驅動12 V/200 mA和16 V 200 mA天花板LED燈。

VIPer22A-E 適用于采用 12 V/350 mA 和 16 V/350 mA 電源的更高功率的燈。

對于 10 V 至 35 V 的任何輸出電壓，都可以使用相同的 PCB 布局。這使得應用非常多樣化，適用于為從 1 瓦到 12 瓦的各種 LED 燈供電。

在原理圖中，對于可在低于16 V時工作的負載較少，包括二極管D6和C4，對于需要超過16 V的負載，只需移除二極管D6和電容C4。

電路的工作原理

所有4種變體的電路功能基本相同。變化在啟動電路階段。我們將解釋模型，如圖 3 所示。

轉換器設計輸出不與市電交流 220V 輸入隔離。這導致交流零線與直流線的輸出地共用，從而提供與電源中性線的反向參考連接。

這種LED降壓轉換器成本更低，因為它不依賴于傳統的鐵氧體E磁芯變壓器和隔離式光耦合器。

電源交流線路通過二極管D1施加，該二極管將交替的交流半周期整流至直流輸出。C1、L0、C2構成餅濾波器{以幫助}最小化EMI噪聲。

選擇濾波電容的值以管理可接受的脈沖谷值，因為電容每隔半周期充電一次。可以應用幾個二極管代替D1，以承受高達2 kV的紋波突發脈沖。

R10 滿足幾個目標，一個是限制浪涌浪涌，另一個是在發生災難性故障時用作保險絲。繞線電阻處理浪涌電流。

根據系統和安全規格，耐火電阻器和保險絲工作得非常好。

C7 通過調平線路和中性點干擾來控制 EMI，而無需 Xcap。這款天花板LED驅動器肯定會符合并通過EN55022“B”級規范。如果負載需求較低，則可以從電路中省略此C7。

C2內部產生的電壓通過連接在一起的引腳5至8施加到IC的MOSFET漏極。

在內部，IC VIPer 具有一個恒定電流源，可為 Vdd 引腳 4 提供 1mA 電流。該1 mA電流用于為電容器C3充電。

一旦Vdd引腳上的電壓擴展到14.5 V的最小值，IC的內部電流源就會關閉，VIPer開始觸發ON/OFF。

在這種情況下，電源通過 Vdd 帽傳遞。在Vdd電容降至9 V以下之前，該電容器內部存儲的電力必須高于提供輸出負載電流所需的功率以及輸出電容器充電的功率。

在給定的電路原理圖中可以注意到這一點。因此，選擇電容值以支持初始開關導通時間。

當發生短路時，Vdd電容內的電荷下降到低于最小值，從而使內置高壓電流發生器的IC能夠觸發新的啟動周期。

電容器的充電和放電階段決定了電源的打開和關閉時間段。這減少了RMS對所有部件的變暖影響。

調節此電路包括Dz、C4和D8。D8在整個循環期間將C4充電至峰值，而D5處于導通模式。

在此期間，二極管的正向壓降將降低IC的電源或基準電壓，從而彌補D8壓降。

因此，齊納電壓主要等同于輸出電壓。C4 連接到 Vfb 和電源源上，以平滑調節電壓。

Dz 是一款 12 V、1?2 W 齊納二極管，具有 5 mA 的特定測試電流額定值。這些齊納二極管的額定電流較小，可提供更高精度的輸出電壓。

如果輸出電壓低于16 V，則可以如圖3所示設置電路，其中Vdd與Vfb引腳隔離。一旦IC內置電流源為Vdd電容器充電，Vdd在最壞的情況下就可以達到16V。

具有5%最小容差的16 V齊納電壓可以是15.2 V，此外內置接地電阻為1.230k Ω可額外產生1.23 V電壓，總電壓為16.4 V。

對于16 V及更大的輸出，Vdd引腳和Vfb引腳可以完全按照圖4所示提升公共二極管和電容濾波器。

電感器選擇

D5要求是高速開關二極管，但D6和D8可以是普通整流二極管。

DZ1用于將輸出電壓固定為16 V。降壓轉換器的特性使其在空載條件下在峰值點充電。建議使用比輸出電壓高3至4 V的齊納二極管。

圖3

上圖3顯示了天花板LED燈原型設計的電路圖。它專為最佳電流為 350 mA 的 12 V LED 燈而設計。

如果需要較小的電流，則可以將VIPer22A-E轉換為VIPer12A-E，并將電容器C2從10 μF降低到4.7 μF。這提供了多達 200 mA 的電流。

圖4

上圖4顯示了相同的設計，除了16 V或更高輸出外，D6和C4可以省略。跳線將輸出電壓與 Vdd 引腳連接。

布局思路和建議

L 值提供指定輸出電流的連續模式和非連續模式之間的閾值限制。為了能夠在不連續模式下工作，電感的值必須小于：

L = 1/2 x R x T x （1 - D）

其中R表示負載電阻，T表示開關周期，D表示占空比。您會發現需要考慮幾個因素。

首先，不連續性越大，最大電流越大。該電平必須通過VIPer22A-E的脈沖電流控制保持在最小脈沖以下，即0.56 A。

另一種是，當我們使用更大尺寸的電感器持續工作時，由于VIPer IC內MOSFET的開關赤字，我們會遇到多余的熱量。

電感器規格

不用說，電感電流規格應大于輸出電流，以避免電感磁芯飽和的機會。

電感L0可以通過在合適的鐵氧體磁芯上纏繞24 SWG超漆包銅線來構建，直到達到470 uH的電感值。

同樣，電感L1可以通過在任何合適的鐵氧體磁芯上纏繞21 SWG超漆包銅線來構建，直到達到1 mH的電感值。

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