1 引言

本 LED 開(kāi)關(guān)電源是采用電源部分與LED 驅(qū)動(dòng)部分二合一的方案。由交流100V~240V 電壓輸入，電源部分有3 路輸出，外加LED 驅(qū)動(dòng)電源。

啟動(dòng)時(shí)，由100V-240V 交流電壓輸入，首先將待機(jī)電源啟動(dòng)，5V 輸出給CPU 供電，由CPU 根據(jù)整機(jī)設(shè)定情況發(fā)出ON/OFF（PS-ON）開(kāi)機(jī)指令給電源電路，通過(guò)反饋回路將主電接通，100V-240V交流電壓經(jīng)整流輸出，通過(guò)PFC 電路將整流后的電壓升到380V 左右，通過(guò)LLC 電路，經(jīng)變壓器轉(zhuǎn)換輸出12V 和LED 驅(qū)動(dòng)電源（LED 點(diǎn)亮?xí)r約200V 到210V）。同時(shí)，主板將根據(jù)情況輸出SW 信號(hào)和BRI 信號(hào)，電源板接到這兩個(gè)信號(hào)后，LED 驅(qū)動(dòng)開(kāi)始工作，背光點(diǎn)亮。

電源結(jié)構(gòu)框架如下圖所示：

2 各部分分解說(shuō)明

2.1 待機(jī)電源部分

待機(jī)電源部分主控電源管理芯片采用的 STR-6059H，內(nèi)置650V 的MOS，變壓器為T(mén)901, STR-6059H 為準(zhǔn)諧振控制芯片，其啟動(dòng)過(guò)程為：交流100V～240V 輸入電壓經(jīng)整流橋整流后，經(jīng)變壓器T901 副邊輸出端輸出電壓20V 進(jìn)入N831（STR-6059H）的5 腳（Vcc）端，外接47uF 的旁路電容，用于儲(chǔ)存啟動(dòng)電壓，當(dāng)Vcc 電平達(dá)到芯片啟動(dòng)電平時(shí)，N831 開(kāi)始工作。（以上元器件及其位號(hào)請(qǐng)參考原理圖）當(dāng)待機(jī)5V（5V_S）無(wú)正常輸出時(shí)，首先用示波器檢測(cè)STR-6059H 的Vcc 供電是否正常，如Vcc 供電出現(xiàn)鋸齒波，請(qǐng)檢測(cè)開(kāi)關(guān)電源是否開(kāi)路。

本待機(jī)部分產(chǎn)生待機(jī)5V（5V_S）電壓，當(dāng)主板發(fā)過(guò)來(lái)STB 為高電平時(shí)，5V_S 通過(guò)光耦N833 來(lái)打通主電路，即只有待機(jī)電壓正常工作，其它電路才能工作。

STR-6259H 的各個(gè)引腳功能如下：

STR-6259H 具有過(guò)壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、以及過(guò)熱關(guān)斷等保護(hù)電路。

2.2 PFC 部分

PFC（Power Factor Correction）即功率因數(shù)校正，主要用來(lái)表征電子產(chǎn)品對(duì)電能的利用效率。功率因數(shù)越高，說(shuō)明電能的利用效率越高。該部分的作用為能夠是輸入電流跟隨輸入電壓的變換。

從電路上講為，整流橋后大的濾波電解的電壓將不再隨著輸入電壓的變化而變化，而是一個(gè)恒定的值。

PFC 部分主控部分采用安森美公司的NCP33262，NCP33262 臨界模式PFC 控制器。

2.3 LLC 部分

隨著開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展，軟開(kāi)關(guān)技術(shù)得到了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用，已研究出了不少高效率的電路拓?fù)洌饕獮橹C振型的軟開(kāi)關(guān)拓?fù)浜蚉WM 型的軟開(kāi)關(guān)拓?fù)?。近幾年?lái)，隨著半導(dǎo)體器件制造技術(shù)的發(fā)展，開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通電阻，寄生電容和反向恢復(fù)時(shí)間越來(lái)越小了，這為諧振變換器的發(fā)展提供了又一次機(jī)遇。對(duì)于諧振變換器來(lái)說(shuō)，如果設(shè)計(jì)得當(dāng)，能實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)變換，從而使得開(kāi)關(guān)電源具有較高的效率。

LLC 諧振電路，是我們現(xiàn)在所說(shuō)的LLC 諧振半橋電路的一個(gè)通俗的叫法，由于諧振時(shí)由于有兩個(gè)L 及一個(gè)C 發(fā)生諧振，故稱LLC 電路，因此并非是三個(gè)英文單詞首字母的縮寫(xiě)。

圖3 和圖4 分別給出了LLC 諧振變換器的電路圖和工作波形。圖3 中包括兩個(gè)功率MOSFET（S1 和S2），其占空比都為0.5；諧振電容Cs，副邊匝數(shù)相等的中心抽頭變壓器Tr，Tr 的漏感Ls，激磁電感Lm，Lm 在某個(gè)時(shí)間段也是一個(gè)諧振電感，因此，在LLC 諧振變換器中的諧振元件主要由以上3 個(gè)諧振元件構(gòu)成，即諧振電容Cs，電感Ls 和激磁電感Lm；半橋全波整流二極管D1 和D2，輸出電容Cf。

LLC 變換器的穩(wěn)態(tài)工作原理如下

a〔t1，t2〕當(dāng)t=t1 時(shí)，S2 關(guān)斷，諧振電流給S1 的寄生電容放電，一直到S1 上的電壓為零，然后S1 的體二級(jí)管導(dǎo)通。此階段D1 導(dǎo)通，Lm 上的電壓被輸出電壓鉗位，因此，只有Ls 和Cs 參與諧振。

b〔t2，t3〕當(dāng)t=t2 時(shí)，S1 在零電壓的條件下導(dǎo)通，變壓器原邊承受正向電壓；D1 繼續(xù)導(dǎo)通，S2 及D2 截止。此時(shí)Cs 和Ls 參與諧振，而Lm 不參與諧振。

c〔t3，t4〕當(dāng)t=t3 時(shí)，S1 仍然導(dǎo)通，而D1 與D2 處于關(guān)斷狀態(tài)，Tr 副邊與電路脫開(kāi)，此時(shí)Lm，Ls 和Cs 一起參與諧振。實(shí)際電路中因此，在這個(gè)階段可以認(rèn)為激磁電流和諧振電流都保持不變。

d〔t4，t5〕當(dāng)t=t4 時(shí)，S1 關(guān)斷，諧振電流給S2 的寄生電容放電，一直到S2 上的電壓為零，然后S2 的體二級(jí)管導(dǎo)通。此階段D2 導(dǎo)通，Lm 上的電壓被輸出電壓鉗位，因此，只有Ls 和Cs 參與諧振。

e〔t5，t6〕當(dāng)t=t5 時(shí)，S2 在零電壓的條件下導(dǎo)通，Tr 原邊承受反向電壓；D2 繼續(xù)導(dǎo)通，而S1 和D1 截止。此時(shí)僅Cs 和Ls 參與諧振，Lm 上的電壓被輸出電壓箝位，而不參與諧振。

f〔t6，t7〕當(dāng)t=t6 時(shí)，S2 仍然導(dǎo)通，而D1 和D2 處于關(guān)斷狀態(tài)，Tr 副邊與電路脫開(kāi)，此時(shí)Lm，Ls 和Cs 一起參與諧振。實(shí)際電路中因此，在這個(gè)階段可以認(rèn)為激磁電流和諧振電流都保持不變。

LLC 諧振變換器是通過(guò)調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)頻率來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓的，也就是在不同的輸入電壓下它的占空比保持不變，與不對(duì)稱半橋相比，它的掉電維持時(shí)間特性比較好，可以廣泛地應(yīng)用在對(duì)掉電維持時(shí)間要求比較高的場(chǎng)合。

2.4 LED 驅(qū)動(dòng)部分

本電源 LED 驅(qū)動(dòng)部分采用降壓恒流元，共六路LED 驅(qū)動(dòng)輸出。

1）驅(qū)動(dòng)芯片OZ9986 內(nèi)部框圖以及介紹如下：

各管腳功能介紹如下表：

2） 驅(qū)動(dòng)部分恒流控制的原理

a 當(dāng) MOSFET 3N40 導(dǎo)通時(shí)，在電感L902 中感應(yīng)出上“+”下“－”的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，續(xù)流二極管VD901 關(guān)閉。LED 的供電電壓通過(guò)LED 燈串后，通過(guò)電感L902，經(jīng)MOSFET 3N40 后經(jīng)電阻接地，形成回路。導(dǎo)通過(guò)程中，電感中電流線性上升（見(jiàn)右上圖）。

b 當(dāng) MOSFET 3N40 關(guān)閉時(shí)，由于電感電流不能突變，在電感L902 中感應(yīng)出上“－”下“+”的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，續(xù)流二極管VD901 導(dǎo)通。電流經(jīng)電感L902，續(xù)流二極管VD901，LED 燈串形成回路。在此過(guò)程中，電感中電流線性下降。

c 當(dāng) LED 燈串中的電流達(dá)到250mV 時(shí)，驅(qū)動(dòng)脈沖關(guān)掉，MOS 截止。電路進(jìn)入續(xù)流狀態(tài)。由于芯片通過(guò)固定的頻率在工作。在下一個(gè)工作周期時(shí)，高脈沖重新將MOS 打開(kāi)，從而進(jìn)入下一個(gè)工作周期。

d LED 燈串電流的計(jì)算公式為：

ILED （mA） = 250/RISEN（Ω） （其中RISEN 為R927 與R928 并聯(lián)）

e OZ9986A 正常工作時(shí)，需要ENA、BRI 處于高電平狀態(tài)。

f 由于26 寸只用到4 路驅(qū)動(dòng)，所以芯片的第5 路、第6 路電平置高。

g 對(duì)于26 寸機(jī)器，LED 供電電平為145V 左右。燈條兩端的電壓為120V 左右。

h 由于0Z9986 的驅(qū)動(dòng)脈沖為5V 的驅(qū)動(dòng)，而電路中MOS 的驅(qū)動(dòng)電平需要10V 左右，所有在電路中需要一個(gè)電平變換電路，如下圖所示。

工作原理為：

1. CM1 接OZ9986 芯片的COMP1 引腳，輸出驅(qū)動(dòng)脈沖。

2. CMP1 引腳輸出低電平時(shí)， V901 2N7002 導(dǎo)通，將V902 2222 的基極電位拉低使其截止，此時(shí)V903 2907 導(dǎo)通，輸出低電平脈沖。

3. CMP1 引腳輸出高電平時(shí)，V901 2N7002 截止，將V902 2222 的基極電位拉高并使其導(dǎo)通，此時(shí)V903 2907 截止，輸出高電平脈沖。

此驅(qū)動(dòng)部分的控制原理僅為原理介紹，其元件位號(hào)可能與原理圖不符，但原理圖中的驅(qū)動(dòng)方式與此是一一對(duì)應(yīng)的，在此僅以一路作為原理介紹，實(shí)際原理圖中應(yīng)用為六路。