汪 勇，张金明

(1.西华大学 理化学院， 成都 610039；2.四川邮电职业技术学院信息中心，成都 610067)

基于TNY268的反激式LED恒流驱动开关电源设计

汪 勇1，张金明2

(1.西华大学 理化学院， 成都 610039；2.四川邮电职业技术学院信息中心，成都 610067)

LED照明是提高照明质量、节约能源的重要举措。可靠高效的LED恒流驱动电源设计是充分发挥LED照明优势的关键所在。开关电源被誉为高效节能型电源，它非常适合做LED恒流驱动电源，现已成为LED驱动的主要电源。文中设计了一款基于TNY268的反激式小功率开关电源，该电路结构简单，输出电压和恒流驱动值均可随意设定；并依据设计制作了样机，对样机进行了参数测试。实验结果证明：输出电压对输入电压的变化适应力强，输出精度和效率较高。

开关电源；TNY268芯片；反激变换器；恒流驱动

1 开关电源的原理[4-5]

目前，生产的开关电源大多采用脉宽调制方式，少数采用脉冲频率调制和混合调制方式。开关电源的基本电路框图如图1所示，交流电经整流得到直流电压，进入高频变换器被转换成所需电压值的方波，再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。控制电路为脉冲宽度调制器，它主要由取样器、比较器、振荡器、脉冲宽度调制及基准电压等电路构成。这部分电路目前已集成化，制成了各种集成电路。控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例，以达到稳定输出电压的目的。

图1 开关稳压电源基本电路框图

2 基于芯片TNY268的反激开关电源设计

2.1 设计电路参数要求

2.2 芯片TNY268简介

TNY268是PI公司的一款针对反激式变换器的PWM控制器，芯片内部集成了一个耐压700 V的功率MOSFET，适用于20 W以下开关电源PWM控制，用其制作的开关电源在零负载或低负载时待机功耗低于0.5 W。该芯片还内置了完善的保护电路：如输入过压、输入欠压、输出过流、开环、输出短路、芯片过热等保护功能，确保电源的安全运行，电路具有软启动和自动重启功能，并且其外围电路设计简单，成本较低，是一款优秀的低功率开关电源控制芯片，广泛应用于摄像机、PDA、无绳电话的电池充电器和TV/DVD 等的开关电源。

芯片TNY268的引脚功能如图2所示：(1) BP脚,外接一只0.1 μF的电容，为内部集成的5.8 V电源提供高频旁路。(2)S脚。控制电路的公共端，内部连接到功率MOSFET的源极。(3)EN/UV脚。双功能引脚，输入使能和欠电压保护检测。(4)D脚。连接内部功率MOSFET漏极，为电路启动、待机时提供内部电路的运行电流；(5)S(HV RTN)脚。连接到内部功率MOSFET源极，高电压返回端。

图2 TNY268引脚功能图

2.3 以芯片TNY268为核心的设计电路

2.3.1 设计的电路图

以芯片TNY268为核心设计的开关电源电路图如图3所示。

图3 以TNY268为核心的开关电源设计电路图

2.3.2 电路原理阐述

从交流电网输入到直流输出的全过程，包括：(1)整流与滤波电路。将电网交流电整流为较平滑的直流电，供下级变换。(2)反激式变换器。将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关电源的核心部分，频率越高，体积、重量与输出功率之比越小。(3)输出整流与滤波。根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。(4)反馈电路和PWM控制电路。反馈电路采样输出电压的变化并将此信号传输给PWM控制芯片，从反馈电路端取样，与设定标准进行比较，控制功率MOS管的通断时间进而控制逆变器，改变其脉宽，达到稳定输出；另一方面，经保护电路鉴别，提供控制电路对整机进行各种保护措施。

当电源接通时，交流220 V接入电路，经过流保护电阻R1后送到由D1～D4和C1、C2、R2、L1组成的整流滤波电路后，在变压器的原边产生一个近300 V的直流电压，当U1内集成的开关管导通时，变压器初级线圈电流增加，磁场增强，初级线圈中的感生电动势，次级线圈感生电动势，次级二极管D6加反向电压而截止(选择肖特基二极管以降低功耗)，由电容C5向负载供电，此时，变压器初级起到储能作用。当U1内集成的开关管截止时，变压器初级线圈中电流减小，磁场减弱，次级线圈感生电动势反向，二极管D6加正向电压而导通，能量通过二极管D6向负载释放，输出直流电压。输出的直流电压值由R7、VR1、DW1和U2内的发光二极管设定。R4、R8、C5、Q1组成输出电流限流值设定电路，R4为电流检测电阻，如果输出电流达到限流值，R4两端的电压经R8、C5进一步滤除干扰后使Q1导通，流过U2中的发光二极管的电流被R5、Q1支路分走一部分，二极管发光减弱，U2中的光敏三极管的导通减弱，使U1占空比减小，使电源输出电压降低，达到限流目的。电源中的稳压电路由U1内集成的MOS管源极串接电阻把电流信号变为电压信号，送入TNY268作为比较电压，控制激励脉冲的占空比，达到稳压目的。外部误差电压检测由U2、R7、VR1、DW1、R6、R4组成，当24 V输出电压升高时，经R7、VR1、DW1、R6、R4分压后得到的取样电压使U2中发光二极管阴极的电位降低，发光二极管的工作电流增大，再通过光耦使控制端电流增大，TNY268的输出占空比减小，使输出电压降低，达到稳压目的。变压器初级中的电阻R3、二极管D5和电容C6构成了吸收回路，目的是消除由于电应力的瞬变产生的尖峰干扰，如电路中开关管导通时产生的尖峰。

3 样机制作与参数测试[6]

根据上述原理，进行了开关电源设计并制作了样机，如图4所示。调试后对电源的效率指标进行了测试。

图4 样机实物图

3.1 效率测试

1)电源效率与输入电压关系

电源效率与输入电压关系分别如表1和图5所示。

表1 电源效率与输入电压关系实验数据记录表(恒定满负载)

图5 电源效率与输入电压的关系曲线图

2)电源效率与负载的关系

电源效率与负载的关系分别如表2和图6所示。表2中前两组的数据中，输出电压异常变化是因为输出电流已接近变换器的输出限流保护值，电流进入限流状态，而工作状态有所变化；可见，该电路的限流效果明显！从上表数据可以看出：在负载不变的情况下，电源效率随输入电压的升高而降低，这是因为电源输入电压升高，电源损耗增加所致；在输入交流电压不变的情况下，电路的效率随负载变轻而减小，这是因为在电路损耗基本不变的情况下，负载变轻，损耗量在输入功率中的比例升高，以致电源效率降低。

表2 电源效率与负载变化实验数据记录表(恒定交流输入电压)

图6 负载电流与电源效率的关系曲线图

3.2 电压稳定度测试

电压稳定度也常称作电压调整率、源效应。电压稳定度是指仅由输入电压在规定的范围内变化所引起的输出电压的最大相对变化量。经实际测试并计算，结果如下：

(1)

式中：ΔU0=U0-U01或ΔU0=U0-U02；U0表示标称输入电压时测得的输出电压；U01表示输入电压上限时测得的输出电压；U02表示输入电压下限时测得的输出电压。

3.3 负载调整率测试

负载调整率也常称作负载稳定度、负载效应。是指仅由负载电流在规定的范围内变化所引起的输出电压的最大相对变化量。经实际测试并计算，结果如下：

(2)

4 结束语

[1] 张伟，曾成，张静．一种高精度的自激式多路输出稳压开关电源的设计[J]．通讯电源技术，2010，27(4)：46-48.

[2]赵同贺．开关电源设计技术与应用实例[M]．北京：人民邮电出版社，2007.

[3] 杨旭.开关电源技术[M]北京：机械工业出版社，2005．

[4] 周志敏.高频开关电源设计与应用实例[M]. 北京：人民邮电出版社，2008.

[5] 吴良斌．现代电子系统的电磁兼容性设计[M]．北京：国防工业出版社，2005.

[6] 王鸿钰.实用电源技术手册[M].上海：上海科学技术出版社，2002.

Design of Fly-back Switching Power Supply Based on TNY268

WANG Yong1，ZHANG Jinming2

(1. School of Physics and Chemistry, Xihua University, Chengdu 610039, China;2. Center of Information Sichuan Post and Telecommunication College, Chengdu 610067, China)

Switching power supply is known as high efficiency and energy saving power supply．It represents the development direction of regulated power supply，and becomes the main productions of regulated power supply now．The switching power supply with low power is designed based on TNY268 in this paper，which works on fly-back mode．This circuit structure is simple，we can arbitrarily set the output voltage and output constant current. We make a prototype based on the design, and test the prototype. The experimental results indicate: the output voltage is adaptable to the change of the input AC voltage, and output precision and efficiency are high．The design is successful very much.

switching power supply；TNY268 chip；flyback converter；constant current driving

2013-09-16

汪 勇(1972-)，男，学士，讲师，主要从事开关电源和固体照明应用技术研究工作。

TN86

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2014.04.018