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LED驱动电源新手篇:后级恒流设计技巧分析-2 二个TL431的恒流/限流技巧

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eric.wentx
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  • 2010-8-5 11:19:36
第一篇: http://www.21dianyuan.com/bbs/18759.html LED驱动电源新手篇:后级恒流设计技巧分析-1 单个TL431的恒流/限流技巧

还是重新开帖子,分开讨论一下:

2 二个TL431的恒流/限流技巧

先上个基本的图:


先对此图各个电路元件作一分析:


1.电源整流经Cout滤波后,接在LED灯珠上。Css为U1 TL431提供一个软启动电路,在此分析时可以不管.

2.图中对环路补偿作了简化,只利用了一个C1来调环路增益,可以满足一般性的要求,如果要更进一步的要求,可以增加环路补偿的电路,可以参考常规的电路环路补偿设计,此处考虑到本帖的性质,不做过多评论。

3.二极管D 4148用来提供过流或是短路保护,当电流突然过大时,二极管导通,强制电路电流不超过Vf/Rcs(Vf为4148的管压降),从而反馈给原边,如果考虑成本,此二极管可以不要.

4. 电路中U1在电流小于额定电流,也即没达过流保护时,是不动作的,电路处于开环工作状态. A点的电压通过U2的作用,钳位在2.5V左右.

5. U2作用是提供给U1一个基准电压,这个电压由R4 R5的分压决定, 按照此电路中的参数,分压电压大概为2.495*R4/(R4+R5)=2.057V,也即B点的电压, 然后恒流电流大小为 (2.495V-2.057V)/Rcs,

6. R3的作用提供U2的偏置工作电流,这个值选择不固定,只要保证TL431能工作就行. C2也有类似于软启动及滤波之作用,C2也可以选择不要.不影响电气性能.

所有的可以通过一句话来概括: B点电压是与U1的内部2.495V比较的,当电流增大的时候,通过Rcs的自举升压,提高了B点的电位,从而使U1动作,反馈给原边,而这个临界电流就是我们用的恒流电流值!

此电路的特点:


1. 输出端无过压,开路保护,当输出电压过高的时候容易烧坏TL431及光耦, 因此电路只能适合输出电压不超过36V的场合,(这是431的Vak电压决定的,如果在光耦上面串稳压管可以提高输出电压范围)

2. 电路的精度由U2与 RCS 保证, 由于TL431的精度是比较高的. RCS的选择基本上决定了精度.

3. D 4148可以用其他二极管来代替, 这个二极管还有一个比较有意思的作用,可以作为温度控制,利用二极管Vf的负温度系数, 当温度过高的时候,能够自动限流, 相当于此时RCS上的电压由二极管钳位了, 不过一般要到这种程度,温度得相当高了.

4. R5 R4可以自己调整,提高R5的话,Rcs就会选得越小,这样功耗也可以小,但实际上电阻匹配也是件相当麻烦的事,所以必须折衷考虑!

5. 此电路中, 损耗集中在 RCS 与 R5上, 绝大部分集中在 RCS上,损耗由于电压基准相当小了(为零点几伏),故最大损耗为 Rcs*Iout*Iout, 正因为如此, 此电路的电流大小不要超过 1A .
eric.wentx
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  • 2010-8-5 11:19:55
 


注: 此图仍没有输出过压保护,但是加了稳压管后,可以大幅度提高输出电压范围, 具体是多少V看你的电路而定!
闲情逸致
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  • 2010-8-6 10:55:45
 
无需增加稳压二极管,只要分压值是2.5V,分压电流0.5mA就可以了,保持光耦电流5-10mA范围以内。做多高的电压都没有问题。
eric.wentx
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  • 2010-8-6 11:02:53
 
如果不加稳压管的话,得很好的匹配光耦上的电阻,且负载(灯珠)大范围变化时会造成误动作, 如输出电压从10V (3个灯)跳到50V(16个灯)时,这个就更麻烦了
eric.wentx
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  • 2010-8-5 11:20:39
 
二个TL431恒流技巧---输出开路过压保护



注:这个就起到了过压与空载保护用,但仍是为开环状态,这里这个ZENER不防直接取36V左右,还可以保护下TL431!!!
经STEVEN.CHEN 提醒,ZD应该选择1W 以上功率等级的稳压管!
AutumnLove
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本网技师
  • 2010-8-6 09:24:19
 
前辈 请教个问题 LED恒流电源输出出线时有时无的现象是为什么呢??
伟林电源
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  • 2010-12-6 01:28:10
 
文工的用法不甚妥,用RZ及ZD直接并联做过压后的稳压保护,不如改成直接用ZD串如U1的R反馈。
原因如下:
1、如果使用你这种方式,使用36v稳压管,自身的正偏差加上RZ的压降,是有可能造成输出超过36v的,从而危险到431的安全;
2、如果输出比较接近36v,那么其匝比值肯定超过36v很多,在非正常开环状态下,对ZD的安全是个考验;
用ZD串入U1的R做反馈钳位才能真正控制输出过压的最高值,当然,考虑到431的36v安全电压及温飘,此ZD同样不可以取值36v;
rm999
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副总工程师
  • 2010-12-6 09:56:46
 
输出开路过压保护
有争议,怎么会不烧管?或解析。总不会小一瓦吧
rm999
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副总工程师
  • 2010-12-6 10:09:36
 
钝!真是
灯串开路后由隐压分流维护工作
分流功率要大于灯串功率
eric.wentx
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  • 2010-8-5 11:21:18
 
二个TL431恒流技巧---高压输出且带开路过压保护



注: 结合了上面二个电路, ZD2的稳压电压高于ZD1+TL431的安全电压即可!
gggfcpfcl
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高级工程师
  • 2010-8-5 14:59:47
 
文工辛苦了!
moqiaobo
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本网技师
  • 2010-8-5 15:23:35
 
辛苦啦!期待后面更精彩的!
nedved111
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初级工程师
  • 2010-8-5 16:48:47
 
这是好帖子!
wzhb1972
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助理工程师
  • 2010-8-5 17:34:14
 

辛苦了
steven.chen
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助理工程师
  • 2010-8-6 10:19:39
 
过压保护时ZD2的功耗比LED工作时的功耗还大,会炸掉的。
ZD2应该接在431的基准端。
eric.wentx
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  • 2010-8-6 10:37:10
 
谢谢,严格来说,这个电路只是作为LED开路的保护,对于过压的确容易烧坏ZD2, 因此 ZD2 应该选择 1W以上的稳压管.
伟林电源
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  • 2010-12-6 01:29:02
 
此图的ZD1应该是独立反馈才对,在过压状态出现的时候才起作用。
DAXSX
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  • 2011-12-29 15:37:46
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来晚矣
acaichudao
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初级工程师
  • 2010-8-5 17:21:17
 
记号学习学习
AutumnLove
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本网技师
  • 2010-8-6 09:23:28
 
各位前辈 请教个问题 LED恒流电源输出出线时有时无的现象是为什么呢??
eric.wentx
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  • 2010-8-6 13:29:57
 
请见第三篇: http://www.21dianyuan.com/bbs/21570.html LED驱动电源新手篇:后级恒流设计技巧分析-3 3个TL431的恒流/限流技巧
ljj19871120
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本网技师
  • 2010-8-6 17:28:47
 
U2作用是提供给U1一个基准电压,这个电压由R4 R5的分压决定, 按照此电路中的参数,分压电压大概为2.495*R4/(R4+R5)=2.057V,也即B点的电压, 然后恒流电流大小为 (2.495V-2.057V)/Rcs,
AB点电压差怎么除以Rcs就是电流了,不懂,请教
zzm55803265
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本网技师
  • 2010-8-17 10:46:15
 
你不能直接认为2.495就A点的电压,而是那个U1的基准点压是2.495,当电流流过Rcs时会产生一个电压,这点的电压就是基准减去B点的电压
power511
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  • 2010-8-23 17:20:08
 
學習,
guinan1688
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  • 2010-10-9 17:24:41
 
路过,学习。
半导狂人
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助理工程师
  • 2010-10-11 08:22:04
 
搞得这么复杂干什么,LED恒流最重要的是实用。什么方法不能恒流,原来做充电器的芯片,都能做LED电源,LED电源其实一个简单的限功率电路就能用。没必要那么复杂。

恒流电源规格及报价清单.xls

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恒压电源规格及报价清单.xls

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kenliu
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高级工程师
  • 2010-10-26 10:20:47
 
这只是小功率的可以,而且现在很多人都已经在做了。超过20W的就没有听说那一家有了。
技术员
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初级工程师
  • 2011-3-11 15:23:18
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你不是说了,灯珠坏了好多个了,那我问你一个电源的正常寿命是多少?一个LED灯珠的寿命又是多少?灯珠都坏了好几个了,电源还没坏,到底是灯珠的质量不行还是你电源质量不行引起的?有无证据?
lodestar6666
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助理工程师
  • 2010-12-5 20:52:40
 
佩服,非常有价值的资料。
有个问题向楼主请教:
D4148的确有过流和短路保护的作用,不过其机理是不是应该这样说:当电流突然增大时,因为有二极管的箝位作用,使流过RCS的电流限制在VF/RCS,从而对RCS有保护作用。不过4148电流容量太小了,即使有它我认为也起不到过流保护作用,是不是应该采用功率大一些的二极管?
另外我认为4148的负温度系数不仅无利而且有害,因为随着温度升高,二极管正向压降降低,总LED电流中流过二极管的电流增加,而流过RCS的电流减小,采样电压减小,经过反馈会使LED电流增大,这就形成了温度正反馈,这对LED是不利的。
可以适当选取一定正温度系数的RCS,使温度升高时LED电流减小,从而确保LED的寿命,减小光衰。
rm999
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  • 2010-12-6 10:36:00
 


相当于手碰了灯负的一个脉冲
liang0629
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高级工程师
  • 2011-1-7 22:38:59
 
分析有一定道理,4148正向电流是有点小,选择VF随温度变化小点的。这样LED电流变化不会太大。
技术员
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初级工程师
  • 2010-12-24 13:53:54
 
楼主(5)中的第一个算式少了点什么
元子
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高级工程师
  • 2011-4-21 18:56:59
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楼主能否分析一下这个LED 电源,现在老是烧LED,谢谢
eric.wentx
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  • 2011-4-22 17:20:42
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BUCK降压恒流?
weishanpo
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  • 2011-6-3 16:43:08
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说得没错!!!
fxacfiko
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学习学习
wuzhonggui
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高级工程师
  • 2011-5-7 01:12:31
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天道酬勤123
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学习了
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恒流电路用了两个431,有些臃肿!
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