LED檯燈開關電源電路原理分析

2021-07-30 11:03:45 字數 2466 閱讀 6319

根據實物繪製的電路圖如下圖所示。

該檯燈的電引數為:輸入電壓:ac100v~260v(50/6hz);輸出電壓、電流:dc7.5v,750ma。

一、開關電源晶片(sm8002c)簡介

sm8002c是電流模式的pwm離線式開關電源開關晶片,其待機功耗小。

具有過流和欠壓保護功能:在系統短路時,晶片內部的定時電路開始工作.讓整個系統工作在“打嗝”模式,同時監測系統工作的狀態,直到系統恢復正常為止。晶片開關頻率為l00khz,為了降低整個系統的emi,晶片會在±2khz範圍內自動調整開關頻率。

該晶片內部功能框圖見右圖:封裝示意圖見左圖,其引腳功能見下表。

1.啟動階段

上電後,市電經d1~d4、c1整流濾波後形成的直流280v電壓,通過電阻rl、r2降壓後給電容c4充電,並通過100ω電阻送到ul啟動腳⑥腳。當此腳電壓上升到10v時,晶片啟動並進入vdd充電階段。

此時,晶片內部開關(連線於vstart腳和vdd腳之間)導通,系統通過vstart腳和開關向vdd腳電容c3充電,vdd電壓上升,當vdd電壓達到5v的時候,晶片進入內部定時電路工作階段。

此時,晶片內部的定時電路開啟,由於充電開關仍然導通,vdd腳繼續充電,由於內部的穩壓作用,vdd電壓最終達到5.6v,定時電路在開啟0.65秒之後結束工作,晶片進入vdd放電階段。

定時電路結束工作後,晶片內部充電開關關斷,由於晶片內部電流消耗.vdo電壓下降,當降到4.95v的時候,晶片進入了pwm工作模式。

當vdd電壓在3.35v~4.95v之間時,晶片工作在pwm工作模式,sw口有pwm波形輸出,sw波形的佔空比隨vdd電壓的變化而變化。

當ydd電壓高於4.95v或低於3.35v時,晶片的pwm關斷,sw口沒有波形輸出。

該檯燈採用的發光二極體模組led1,內含四隻發光二極體、兩隻串聯後再並聯,每隻發光二極體管壓降為3.4v~3.8v,電流為350ma左右。

實測此檯燈的led1工作電壓為6.8v,電流為750ma。

當某種原因引起輸出電壓升高時,經9.lkω電阻及r20、r21、ri5分壓後,精密穩壓器u4的r端電壓升高:k端電壓下降,則光耦u2內部的發光二極體亮度增加。其光敏三極體導通程度加深、內阻變小,使u1①腳vdd電壓上升,pwm的佔空比變小,當升至4.95v以上時,晶片關閉pwm輸出,輸出電壓下降。

同樣,當某種原因引起輸出電壓降低時,將會使精密穩壓器u4的r端電壓下降,k端電壓升高,光耦u2內部的發光二極體亮度減弱。光敏三極體導通程度變淺,內阻變大,使u1①腳vdd電壓下降,pwm的佔空比增大,輸出電壓上升。

極端情況下(當輸出端短路時),光敏三極體導通程度進一步變淺,內阻進一步變大,vdd電壓進一步下降,當下降至3.35v時,晶片關閉pwm輸出,由於vs-tart腳存在電壓,晶片又重新啟動,但由於負載短路未被解除,晶片又關閉,如此重複,直到負載恢復正常。

除工作電壓、散熱外,led1工作電流控制顯得非常重要。此電路由雙運算放大器u3(lm358)、電阻rl0、r16、r17、二極體a2、d7、電流取樣電阻r15等組成。其中,a2基準電壓(約0.65v)通過r16、r17分壓後,送到u3③腳同相輸入端,r15(0.lfl)土的壓降則通過470ω電阻送到u3②腳反相輸入端,輸入端二者差值訊號經誤差放大後.去控制led1工作電流大小。

當流過ledl的電流超過設定值時,r15上的壓降增大,也即u3②腳反相輸入端電壓升高,當高於③腳同相輸入端基準電壓時,①腳輸出端電壓下降,進而引起光耦u2②腳電壓下降,u1①腳vdd電壓上升。ul調小pwm佔空比或關閉pwm輸出,輸出電壓下降,最終使led1工作電流下降至規定值。

反之,當流過led1的電流小於設定值時,r15上的壓降減小,u3①腳輸出端電壓升高,同樣,u4k端電壓也會因r端電壓下降而上升,經d7綜合作用後,光耦u2②腳電壓上升,通過相反的控制.ul①vdd電壓下降,pwm的佔空比增大,輸出電壓上升,最終使led1工作電流回至規定值。

四、部分電路引數

led1和sm8002c晶片非在路電阻如下:led1模組用mf47型萬用表r×l0k擋測其正向電阻為180kω,測時led1微亮,反向電阻為∞。

sm8002c晶片非在路電阻見下表(用500型萬用表r×lk擋測得)。

注:1、有關測試點電壓值見原理圖。

2、原理圖中各處直流電壓值是用mf47型萬用表測得的,括號內的電壓值為拆去發光二極體led1後測得。