led电源,LED驱动电源电路原理图详解-KIA MOS管

LED驱动电源电路

一个典型的LED驱动电路详细分析：

输入过压保护

输入过压保护主要针对的是雷击或市电冲击产生的浪涌。当DC电压通过“+48V、GNG”两端进入电路，并经过R1电阻进行限流时，若后续线路发生短路，R1的电流会增大，进而导致其两端压降也相应增大。一旦压降超过1W，保护机制会自动启动，使R1的阻值迅速增加至无穷大，从而有效保护+48V输入电路免受负载影响。经过限流后，电压会进入整流桥进行进一步处理。

LED驱动电源电路

图展示了输入过压保护电路的构成。其中，R1与RV共同构成了一个简单的过压保护环节。RV作为压敏元件，采用非线性半导体材料制成，其伏安特性类似于稳压二极管。在正常情况下，RV呈现高阻抗状态，通过的电流微乎其微。然而，当遭遇高电压（特别是由于雷击或市电冲击产生的浪涌）时，RV会转变为短路状态，直接截断输入总电流，从而保护后续电路免受损害。由于所有电流都将通过R1和RV，而R1的功率仅为1W，因此能够在瞬间开路，进一步确保了整个电路的安全性。

整流滤波电路

在交流AC输入的情况下，桥式整流器常被用作将交流电转换为直流电的电路。它利用二极管的单向导通性来实现这一转换。而当直流DC（+48V）电压直接输入到整流桥BD时，它会输出一个上正下负的直流电压。若+48V电源本身已是直流，那么整流桥的作用主要是对输入进行极性保护，确保无论输入的极性如何，都不会损坏驱动电源。此外，通过C1、C2、L1等元件进行滤波，可以进一步将整流后的电压波形平滑为直流电，如图所示的LCΠ型滤波电路所示。

LED驱动电源电路

在整流后的直流电压中，可能还包含一些交流成分。为了进一步平滑这些电压波形，我们可以采用LCΠ型滤波电路。这种电路由电感L1和电容C1、C2等元件组成，它们共同作用以降低电压中的交流成分，从而得到更加稳定的直流输出。

箝位吸收电路

图中红框所示为箝位吸收电路。其核心作用是保护IC内部的MOS管。在整流滤波后的电压中，一部分通过变压器绕组进入U1的TK5401的第7、8脚。同时，另一路电压则经过R1、C3、D2的简单箝位电路后，也连接至7、8脚。这个箝位电路的主要功能是吸收电压尖峰和浪涌，与RV压敏电阻的防雷和市电冲击保护功能不同。它特别设计来吸收变压器TRANS2-2绕组两端的反向电动势，从而消除自激振荡，为变压器的下一个周期做好准备。如果变压器无法复位，将会饱和并失去感抗，而R1和C3组成的RC充放电回路则能有效反向积累电动势。D2的作用是隔离电路，在变压器正半周时断开感应电动势的环路，而在负半周时提供通路，迅速释放电动势，从而保护IC内的MOS管免受尖峰电压的损害。

LED驱动电源电路

在图中，我们可以详细看到箝位吸收电路的构成和工作原理。这一电路的核心目标是保护IC内部的MOS管，免受电压尖峰和浪涌的影响。通过变压器绕组，整流滤波后的电压的一部分被引入到U1的TK5401的第7、8脚。同时，另一路电压则经过R1、C3、D2构成的简单箝位电路，同样连接到7、8脚。这个箝位电路巧妙地吸收了变压器TRANS2-2绕组两端的反向电动势，从而消除了自激振荡，为变压器的下一个工作周期做好了充分准备。若变压器无法及时复位，将会导致其饱和并失去感抗，但R1和C3组成的RC充放电回路能够有效积累反向电动势。而D2的作用则是隔离电路，在变压器正半周时断开感应电动势的环路，在负半周时则提供通路，迅速释放电动势，从而确保IC内的MOS管免受尖峰电压的损害。

U1工作原理

TK5401这款LED驱动IC，以其独特设计而著称，无需在应用电路中添加电解电容器即可实现高效驱动。其核心优势在于高低电压过流保护补偿功能，同时具备高PF值，无需电解电容即可实现。该IC内置高电压功率MOS管，型号为650/1.9欧姆，能够支持广泛的通用交流输入电压范围AC85V至265V。其驱动电路通过精密脉冲检测漏电流峰值，当D/ST（7脚，8脚）端电压超过OCP电压时，会自动关闭功率MOS管，确保漏电流得到妥善保护。此外，s/ocp（1脚）和GND（3脚）间的电流采样电阻也起到了关键作用，一旦采样电阻的压降达到OCP电压阈值，功率MOS管同样会被关闭。

简单来说，该电路采用了反激式变压器工作方式，如图所示：变压器的初级和次级相位相反，两者在任一时刻都保持180度的相位差。这种设计使得电路在变换过程中更加高效、稳定。

LED驱动电源电路

图展示了变压器采用反激工作方式的原理。经过整流滤波的电源电压，会通过变压器绕组进入IC的7、8脚。这两个引脚在IC内部，分别对应着MOS管的“D极”（漏极）和“S极”（源极）。电源电压的变换过程，就是通过这两个引脚的接通与断开来实现的。这种反复的接通与断开，使得变压器能够完成电-磁-电的转换。接下来，我们将深入分析这一工作过程，以及它是如何进行接通与断开的，以及具体的频率是多少。

①首次变换的建立：当U1开始工作，通过7、8脚相连的内部启动电路供电，U1将输出方波脉冲至其内部MOS管的“G极”（栅极）。这一操作导致D极与S极接通，由于S极接地，因此变压器的一端瞬间与地相连，形成回路。由于变压器是感性元件，其电流无法突变，所以会产生感抗来阻碍这种突变。电流将遵循线性曲线逐渐上升，同时，为了防止其突然变化，会产生一个相反的感应电压来抑制它。这样，下方的绕组和次级绕组便会产生电动势，从而产生电压。这就是电-磁-电转换的原理，也是变压器和磁性材料的固有特性。

②第二次变换的建立：一旦变压器下方的绕组产生电动势（通常被称为正反馈供电绕组），它将通过D3整流，R3限流，再经C4滤波后分为两路供电。一路供给U1的第2脚，另一路则供电给光电耦合器件PC817。当第2脚开始接收供电时，U1内部的PWM供电控制系统将自动切换为正反馈绕组供电，从而维持内部振荡电路的工作状态。这将导致第二个脉冲控制信息的输出，进而控制MOS管的开闭状态，使变压器持续进行电-磁-电的转换工作。

LED驱动电源电路

TK5401的工作时序以及TK5401的内部框架。通过这两个图表，我们可以更清晰地了解TK5401的工作原理和内部结构。

输出整流电路

图展示了输出整流电路的详细构造。在变压器完成工作后，其次级会输出一个电压。这个电压经过D4整流后，再通过C8和L1进行滤波处理，最终为LED灯提供稳定的供电。值得注意的是，L1在这里不仅发挥了滤波的作用，还起到了续流的关键作用，即确保输出电流的稳定性。这一特性得益于电感中电流无法突变的物理规律。

LED驱动电源电路

变压器次级输出的电压，经过D4整流后，再经由C8和L1进行滤波处理，从而为LED灯提供稳定可靠的供电。特别强调的是，L1在这里不仅发挥了滤波作用，更关键的是其续流作用，确保了输出电流的稳定性。这一特性正是利用了电感中电流无法突变的物理规律。

恒流电路

恒流电路是整个电路原理图的核心，如图所示，它由几个关键组件构成。为了深入理解恒流的工作原理，我们有必要重新审视U1的作用。

LED驱动电源电路

其中，8脚作为MOS输入端，负责控制电路的通断；6脚为空脚，不参与电路连接；5脚外接的电容为振荡电容，其作用是决定RC时间常数，即充放电时间。充电时，MOS管接通，放电时则断开。4脚为电压检测脚，通过检测该脚的电压值，可以控制输出脉冲的占空比。3脚接地端，确保电路稳定。2脚为U1供电脚，提供工作所需电源。而1脚外接的电阻与5脚的电容共同组成RC电路，为U1内部提供振荡源。

此外，4脚还外接了光耦PC817，其另一端与输出电路R4两端并联。R7在此处起到检测电流的作用，根据欧姆定律，电流越大，R4两端的电压就越高。当电压达到一定值时，并联在R4两端的PC817开始导通，导致副边的RV也导通，内阻下降。这样一来，第4脚的电压就会上升，与U1内部的基础电压进行比较后，会输出一个信号使MOS管关断，从而实现恒流控制。

LED驱动电源电路