TinySwitch-Ⅲ外围电路设计

为了更加透彻地分析此设计的结构与原理，把电路工作原理图分为以下五个部分加以分析：输入整流滤波电路、箝位保护电路、高频变压器、输出整流滤波电路和反馈电路。

1 输入整流滤波电路设计

输入整流滤波电路包括整流部分、交流滤波和直流滤波电路。为了抑制电网中的浪涌电流，输入端口串联了1 A保险管F保护电路和负温度系数热敏电阻RT1(NTC)。交流滤波采用π型滤波电路，电容C1、C2和共模扼流圈L1。共同作用滤除杂波去除电网中的干扰，共模扼流圈(电感)是由两股等同并且按同方向绕制在一个磁芯上的线圈组成。当负载电流流过共模扼流圈时，串联在火线上的线圈所产生的磁力线和串联在零线上线圈所产生的磁力线方向相反，它们在磁芯中相互抵消。因此即使在大负载电流的情况下，磁芯也不会饱和。而对于共模干扰电流，两个线圈产生的磁场是同方向的，会呈现较大电感，从而起到衰减共模干扰信号的作用。

2 RCD箝位保护电路设计

反激式变换器由于变压器漏感的存在及其它分布参数的影响，在开关管关断瞬间会产生很大的尖峰电压，这个尖峰电压严重威胁着开关管的正常工作，必须采取措施对其进行抑制。本设计采用结构简单、成本低廉的RCD箝位电路。根据选取箝位电容。

3 高频变压器设计

由于变压器在电路中兼有储能、限流和隔离作用，还要流过直流成分，因而是整个设计中的难点和关键。为了合理选择变压器的磁芯，确定初级、次级线圈的线径、匝数及气隙等参数，必须对磁场强度、传输功率、传输效率、初级和次级峰值电流等多项参数进行分析计算。计算方法多种多样，但计算结果相差不大。本设计采用了PIXls Designer 8软件，计算相当简单，仅需输入相关设计参数，软件就会输出所需的变压器设计参数：初级线圈电感量Lp=2917 μH;初级匝数：Np=90.7(实际设计中取91);初级绕组电流密度：4A/mm2;次级主绕组圈数NSM=14;磁芯选择：EE22，相关参数：骨架绕组宽度Bw=8.45 mm，磁芯截面积AE=42 mm2，带气隙磁芯等效电感量ALG=312 nH/T2，最大磁通密度BM=274 mT，磁芯损耗中的交流磁通密度BAC=80 mT;气隙长度LG=0.147 mm;初级漏感L_LKG=87.5 μH;次级走线电感LSEC=20 nH。 

软件给出的参数都是经过一定优化得到的，故实际设计中优先选用这些推荐参数，实践证明这样做是合理且高效的。

4 输出整流滤波电路设计

输出整流滤波电路由整流二极管和滤波电容构成。整流二极管D7选用肖特基二极管可降低损耗并消除输出电压的纹波，根据公式UD7=U。+[UinMAX·(Ns/Np)]设计D7并选用额定电压为100 V的SBll00，与D7并联的RC缓冲吸收电路可以减少尖峰电压的幅度和减少电压波形的变化率，还降低了射频辐射的频谱成分，有益于降低射频辐射的能量;电容器C8一般应选择低ESR(等效串联阻抗)的电容。为提高输出电压的滤波效果，滤除开关器件所产生的噪声，在整流滤波环节的后面再加一级LC滤波环节。

5 反馈电路设计

反馈电路的形式由输出电压的精度决定，本电源采用“光耦+稳压管”形式反馈电路，光耦选LTV817A，VR2是额定电压为18 V容差为2%的稳压管。电源输出端电压由VR2、LTV817A和R4两端的电压决定。当输出电压变化时，电流流向光耦LED，从而下拉光耦中晶体管的电流。当电流超过TNY275PN使能引脚的阈值电流时，将抑制下一个周期，当下降的电压小于反馈阈值时，会使能一个开关周期，通过调节使能周期的数量，对输出电压进行调节。

当反馈电路出现故障时，即在开环故障时，偏置电压超过R7与旁路/多功能(BP/M)引脚电压之和时，电流流向BP/M引脚。当此电流超过ISD(关断电流)时TNY275PN的内部锁存关断电路将被激活，从而保护负载LED照明灯具。由于本设计使用了偏置绕组(可实现输出过压保护)将电流送人BP/M引脚，抑制了内部高电压电流源，这样的连接方式将265 VAC输入时的空载功耗降低到40 mw，有效地降低了功耗。 

本文设计了一种基于TinySwitch-Ⅲ的LED驱动电源电路，分析了其工作原理和设计方法。综合考虑了几个关键环节并阐述了各外围电路的功能特性，给出了合理设计相关电路参数的依据，特别是利用PIXls Designer8软件设计变压器参数，大大缩短了LED驱动电源的开发周期。经验证，该电源具有变换效率高(82%)、稳定性好、可靠性高等优点，可以为同类LED驱动电源设计提供一定的参考和借鉴。