基于BP3125的LED驱动器

2015-03-15闫威风王春芳

通信电源技术 2015年1期

关键词：功率管波形图恒流

闫威风，王春芳

（青岛大学自动化工程学院，山东青岛266071）

近几年，LED灯凭借其体积小、功耗低、使用寿命长等优点得到了国家的大力支持，价格在不断降低［1-3］，一个LED灯进入家庭的时代正在迅速到来。本文主要介绍了基于BP3125芯片的照明用LED驱动器。

1 LED驱动电路的设计

1.1 BP3125芯片介绍

晶丰电子科技有限公司生产的BP3125芯片是行业内极具成本效益的照明用LED驱动数字控制芯片，它适用于90Vac到265Vac电压范围内、功率14 W以下的反激式隔离LED恒流电源，工作在电感电流断续模式，可以达到优异的线性调整率和负载调整率。其内部结构如图1所示，该芯片是一款高精度LED恒流控制开关芯片，芯片内带有高精度的电流取样电路，使得LED输出电流精度达到±3%以内。该芯片采用原边反馈模式，无需次级反馈电路，也无需补偿电路，只需要极少的外围元件即可实现恒流，极大地节约了系统的成本和体积。其特性包括：内部集成650 V的MOSFET功率管、芯片超低工作电流、低功耗及带有LED过电压保护等功能。

1.2 BP3125应用电路

图1 BP3125的内部结构

BP3125应用电路如图2所示，该电路采用典型的反激电路，系统上电后，电路的原边通过启动电阻R6和R9对电容C4进行充电，C4连接在芯片的VCC和GND两端，为芯片提供电压，当C4的电压达到芯片启动阀值时，芯片内部控制电路开始工作。系统启动后，芯片输入电压Vcc由D6与C4组成的半波整流电路进行供电。电路通过FB来反馈输出电流的状态，通过分压电阻R7可以进行线电压的补偿。功率开关管设置了限流电阻R5、R8与R11，芯片逐周期检测变压器原边的峰值电流，CS端连接到芯片内部的峰值电流比较器的输入端，与内部500 mV阈值电压进行比较，当CS外部电压达到内部检测阈值时，功率管关断，从而降低原边电流，当电流降低下来后，开关管再次导通，如此循环，保持负载电流的稳定。

原边峰值电流IPP_K的表达式为：

图2 BP3125的应用电路

CS比较器的输出还包括一个500 ns前沿消隐时间。

LED输出电流IOUT的计算方法：

式中，NP是变压器原边的匝数；NS是变压器副边的匝数。

1.3 BP3125的保护设计

（1）过电压保护。当芯片的供电电压Vcc高于16 V时，芯片关断功率管MOSFET，降低了原边电流，芯片自动重启直到外部过压状态解除；Vcc内部自带19 V钳位电路，以防止异常条件下芯片损坏。

（2）过温保护。芯片内部热保护电路检测结温度，当结温度超过阈值（150℃）时，将关断功率MOSFET，直到结温度下降20℃后，其内部MOSFET才会重新使能。

（3）短路断路保护。当输出出现LED短路或LED开路时，系统将自动进入低功耗模式，同时不断检测负载状态，直到故障解除。当故障解除后，系统自动恢复正常工作。

2 实验验证

该驱动器的输出电压电流曲线图如图3所示，从图中可以看出在6 W到14 W额定功率范围内电流是保持恒定的，电压随着功率的增大逐渐变大。

图3 输出电压电流曲线图

图4 是该驱动器在220 Vac／6 W满载工作时的波形图。图4（a）是电流采样端电压uCS的波形图，当该芯片在CS端电压uCS超过500 mV时，功率管闭合，uCS降为零。图4（b）是功率管漏源极电压uDS的波形图，功率管闭合之后，uDS变为零，此时原边的电流降低，功率管断开，进入下一个周期。图4（c）是该驱动器的输出电流波形图，电流钳上调在了100 mV／1 A档，示波器上是50 mV／A格，转化成电流是500 mA／格，电流维持在250 mA左右，与前面测定的相符合。图4（d）是FB反馈端的电压uFB的波形图，其阀值电压在1 V，其波形随着uDS的变化而变化。