AP3766驱动电路课程设计报告

1、课 程 设 计 课程名称 开关电源课程设计 题目名称 _15wLED灯驱动电路_ 学生学院 信息工程_ 专业班级_应用电子技术2 学 号3112002536 学生姓名 黄康烔 指导教师_李志忠_2014 年 12 月 30 日 目录一、课题背景 .3 1.LED的发展 2.LED恒压驱动的缺陷3.LED驱动芯片的发展4.LED驱动要求二、AP3766简介与典型应用分析41、AP3766简介2、AP3766应用原理分析三、重要参数计算.6 1、变压器参数 2、电路参数四、变压器的制作.12 1、参数计算 2、材料确认3、绕线4、包胶带5、安装CORE6、压脚7、焊锡五、实测波形分析.14 1、开

2、关管三端波形以及分析 2、万用表实测功率以及分析六、课程设计心得体会.16一、课题背景1、LED技术正在高速发展：随着技术的发展， LED的功率在不断提高与传统的照明灯相比，超高亮LED具有寿命长、可靠耐用、维护费用极为低的特点。目前的LED高效率现在已经可以达到201m/w以上。由于LED响应速度快(ns级)，如在汽车上安装高位LED刹车灯，可以减少汽车追尾事故的发生。2、采用恒压源驱动LED有缺陷，高亮LED常采用恒流源驱动：LED业界有人发现，采用恒压源驱动不能保证LED亮度的一致性，并且影响LED的可靠性、寿命和光衰。因此，超高亮LED通常采用恒流源驱动。恒流电源可消除正向电压变化所导

3、致的电流变化。3、高亮LED驱动芯片的发展根据高亮度LED大功率恒流驱动的特点，很多公司都推出了高亮度LED的专用驱动控制芯片，这些生产LED驱动IC的厂商包括Melexis、lnfinton(英飞凌)、Lienear Technology(凌力尔特)、Supenex Inc、Analog Devices(ADI)、通嘉科技(Leadtrend)、安茂微电子(AME)，华润矽威等等。4、LED驱动电源的具体要求 LED是低压发光器件，具有长寿命，高光效，安全环保，方便使用等优点。对于交流市电输入电源驱动，隔离输出是基于安全规范的要求。LED驱动电源的效率越高，则越能发挥LED高光效，节能的优势

4、。同时高开关工作频率，高效率使得整个LED驱动电源容易安装在设计紧凑的LED灯具中。高恒流精度保证了大批量使用LED照明时的亮度和光色一致性。IEC国际电工委员会对照明灯具提出了明确的谐波要求，即IEC61000-3-2标准。同时，最新的能源之星（Energy Star）标准提出对于大于5W的LED照明产品，要求功率因数指标，即PF，必须大于0.7。 BCD半导体制造有限公司(简称BCD Semi)专注于电源管理集成电路产品的设计研发、工艺制造和销售。针对LED驱动电源的特殊要求，BCD公司推出了一系列高性价比的覆盖中小功率应用解决方案。我们根据老师提出的课程设计要求采用了BCD公司最新推出的

5、LED专用驱动控制芯片AP3766来制作一个小功率LED驱动（15W）。二、AP3766简介与典型应用分析1、AP3766简介 AP3766是BCD公司最新推出的LED专用驱动控制芯片，采用原边调整控制(PSR)技术实现高精度的恒压/恒流(CV/CC)输出，省去了副边光耦及恒压恒流控制电路，也不需要环路补偿电路实现了电路的稳定控制，并且采用SOT-23-6 小体积封装，显著缩小系统体积，降低了系统成本。AP3766具有“亚微安启动电流”专利技术，降低了系统功耗，提升了效率。能够使得效率大于80%，空载功耗小于30mW。 AP3766内置外部元件温度变化补偿及恒流CC收紧技术实现垂直的CC特性，

6、保证了量产情况下±5的输出恒流精度。同时，AP3766内置软启动，过压保护，短路保护功能，提高了系统可靠性。 2、AP3766应用原理分析图一 图一为AP3766应用LED驱动电路原理图。我们可以将电路分为几个部分分析。整流电路：如图所示为整流电路，四个二极管为整流桥，在此我们选用集成整流器件。C1的作用为整流后波形的滤波作用。NTC1为功率型热敏电阻，常串联在交流电路中起电流保险作用。为了避免电子电路中在开机瞬间产生的浪涌电流，并且在浪涌电流作用后，NTC发热，且由于电流的持续作用，NTC电阻阻值下降到非常小的程度，消耗功率忽略不计。反激式开关电源电路：如图所示，为反激式开关电源电

7、路，功能是完成隔离输出和变压功能，其开关管Q1的工作由驱动AP3766来控制。反激变换部分： 如图所示、 当开关管关断时，原边绕组电感电流不能突变，原有的过电流由R10,C3,D3所构成的回路吸收。属于缓冲电路。C4,R13所组成的电路也属于缓冲电路。 开关管开通的时候T1变压器充电，负载电流由C5提供，开关管关断的时候T1变压器放电，为C5充电和负载供电。AP3766工作外围电路供电部分：R3、R4为启动电阻，上电后，交流电整流后经过R3、R4对C2充电，使得C2端达到典型启动电压18V，AP3766启动。启动后Q1所需的驱动电流和AP3766的工作电压电流由辅助绕组，R7、D2、所构成的的

8、供电回路提供。最低工作电压典型值为9V。此时，R5,C2，R7具有RC缓冲电路作用，消除电压尖峰。AP3766工作外围电路功能部分：根据芯片手册说明：CS的典型反馈电压阈值为0.51VFB的典型反馈电压阈值为3.83V辅助绕组电压经过电阻R11R12分压，连接到芯片的FB脚，作为输出电压的检测和开路保护电路。R8R9为开关Q1的电流检测电阻，经过R1后连接到芯片的CS脚，即电流采样脚芯片OUT1脚用来驱动Q1的开通和关断为此我们通过设定一个需要输出的电压值，电流值，以及AP3766的辅助绕组供电电压，来设置电路参数，使满足，CS检测电压为0.51V，FB检测电压为3.83V。那么当负载变化，电

9、流电压发生变化时，AP3766根据CS,FB这两点采集数据的偏差值，会自动调整Q1的开关频率PFM，改变原边电流，从而影响副边功率输出，实现副边的恒压恒流输出。对于AP3766的调频控制（PFM）：PFM（脉冲频率调制）是一种脉冲调制技术，调制信号的频率随输入信号幅值而变化，其占空比不变。PFM的特点是控制脉冲的频率可变。控制器中的两个单稳态电路确定了TON (最大导通时间)和TOFF (最小关闭时间)。TON单稳态电路触发第二个单稳态电路TOFF。只要电压环路的比较器检测到VOUT跌落到稳压范围以下，将触发TON单稳态电路。导通脉冲的最大值固定，如果峰值电流环路检测到达到电感电流门限的数值，

10、则可缩短该脉冲时间。三、重要参数计算输入指标： 最大输入纹波电压为10%15%：设定输出电压： 设定输出电流： 三极管频率： 总输出功率： 转换效率： 输入功率： 变压器电流纹波率： 死区比例： 工作比例： 最大占空比max: 开关管电流： 二极管电流： RCD缓冲电路： 开关管最大电压： 二极管最大电压： 输入电流等于开关管电流，输出电流等于二极管电流。充电比例Dch一般为0.150.25： 取Dch=0.2输入滤波电容： 输出滤波电容： 反馈回路参数设计：反馈电阻： R3=2MR4=1MR2=4.7MR4=15KR89=0.5 R8=0.5 R9不接 R11=5.1K R12=15K变压器

11、参数设计及制作：变压器匝比：主：辅：变压器原边电流： 平均最大： 平均最小：峰值电流：变压器副边电流：变压器原边电感： 磁心： EE28： 匝数修正： 所需股数： 四、变压器的制作1.计算参数包括磁芯的选取，导线规格，线径，所需匝数，股数2.材料确认包括线架，磁芯（EE28），漆包线，电气胶带的选取和购买3.绕线绕线方式：1.紧密的线与线间没有空隙.整齐的绕线2.结束端回线前须贴一块横越胶布作隔离。3.每组线圈的绕线方向都必须一致（统一顺时针或者逆时针，统一以同名端或者非同名端入口方向为标准） 4.辅边绕组要绕在最外层，因为为2股导线，电流大，在里面不易散热4.组装CORE组装磁芯，同时测量原

12、边绕线线圈电感值，通常偏大，可以通过向磁芯添加纸片，垫高间隙来减小电感使实际参数接近理论值，还有必须用胶布绑紧。5.包胶带6.压脚 铜线在贴脚跟前要用火烧一下或刮一下，除掉附在上面的漆，使其与管脚导通，铜线须紧贴脚根,预计焊锡后高度不会超过墩点; 不可留线头,不可压伤脚,不可压断铜线,不能损坏模型. 7.焊锡五、实测波形分析图一：（如下）为三极管C极对地电压波形图二（如下）为OUT输出驱动波形（B极） 平均值： CH2 4.8V频率： CH2 28.76kHz占空比: CH2 55.54%波形分析： OUT端驱动三级管开通和关断，当OUT端口输出高电平时，三极管导通，管压降几乎为零，由于R5电

13、阻很小，所以分得的电压很低。如图所示CH1/CH2形成占空比倒转的两个近似方波的波形。由于三极管关断时，C极电压超出400V，超过数字示波器量程，所以未能显示出具体数值。（使用调压器从零逐步加大输入电压，可以观察到开关管导通时C极电压确实到350V以上，直到超出示波器量程）图三：为三极管E极对地电压波形CH2（图上）为OUT输出驱动波形（B极） 平均值： CH2 1.5V频率： CH2 24.83kHz占空比： CH2 35.88%波形分析：如图所示，上端波形为OUT驱动波形，下端为三极管E极的对地电压波形。开关管导通后，由于电感电流不能突变，电流由零开始增长，电流通过电阻R5转换为电压值，因

14、此CH2形成三角波波形。图四（如下下）为副边输出电压波形CH2（图上）为输出驱动波形（ 平均值： CH2 47.8V硬件调试：通过理论计算的电路参数值设计的电路，输出电压为47.8V，符合理论值。但电流输出仅有50mA，而在调节R8，R9的值的时候，发现对电流输出影响不大，且远低于理论值。后来我们通过调节R11阻值，减小电压反馈FB，AP3766实现脉宽调频，改变开关占空比，增大Q1导通时间来提升副边输出功率。六、课程设计心得体会通过这次开关电源设计，在变压器的制作时候，没想到身边最平常不过的一个变压器的制作还要那么多的步骤，器件的选取方面，线圈的匝数比，根据通过电流和线径算出合适的股数，以及

15、根据最大电压选取开关管，滤波电容的容值，这些都是可以通过具体的计算得到的。还有在绕线圈的时候真的要很严格按照老师的要求和步骤，要不然就会出现后来调试的时候有变压器有很大的噪声或电感不够等现象发生。 当时由于第一个测，将示波器的地跟整流桥共地了，炸了整流桥，将问题解决后，再测发现LED灯一闪一闪的，稳定电压只有38V，当电压达到峰值电压，就亮。无论如何改R11,R12都无法满足要求。想了一下，输出绕了38匝，就有差不多38V左右，后来重绕输出端的绕线绕了48匝。重新测，还是一闪一闪，后来检查电路，原来是R7无穷大了。后来换了电阻，又测亮了，可惜只有一会，灯灭了，之后耐压35V的滤波电容爆了。后来知道是同学买了发光二级管了，额定电流很低的。因为没了负载，48V的电压全部加到电容，所以滤波电容爆。后来干脆买一个耐压大一点的电容换上就好了。这次具体电路参数计算都依赖于老师