2. 2. 1 电路参数计算和器件选择

参考芯片的使用手册和具体电路要求可以确定芯片的外围器件参数,首先必须确定电路的工作频率。

由RT引脚接阻值为226 kΩ ~ 1 MΩ 的电阻,设定GATE 引脚输出的开关信号频率。该频率的选择与电感L 值和开关管性能有关,一般在市电供电条件下,频率选择在25 ~150 kHz。当选择过高频率时,需要的电感值较小,但对开关管的要求很高,此时开关管功耗比低频工作时大很多。试验中,先设置到100 kHz开关频率,在没有散热的情况下MOSFET 发热量大,极易烧毁。当频率设置到26 kHz 时,计算所得电感很大,在工作状态中电感上消耗过多能量,也不适合电路的高效率工作,所以开关工作频率选50 kHz。

LED 的驱动电流设定为0. 35 A,根据芯片手册中提供的计算公式可得到RT值为478 kΩ,在设计允许范围内可以使用470 kΩ 电阻用作RT,采样电阻RCS = 0. 62 Ω。

电感L1取值与LED 电流的纹波值有关,一般限制纹波系数最大为0. 3,电感值的计算公式为:

电路驱动了10 个LED,其VLEDS为33 V,Vin是经过全波整流和滤波后的峰值电压,其值为310 V,ILED和fs取值同前,代入式( 2) 计算得到L1 = 5. 6 mH,电路中选用6. 8 mH 的电感。

MOS 管选取了性能优良的IRF840,其最大耐压500 V,最大漏极电流5 A,导通电阻0. 6 Ω。二极管选取快恢复二极管BYV26B,其反向耐压VD =500 V,正向平均电流1 A,正向导通压降1. 2 V.电容C2作为输出滤波电路实现电压滤波,C2在4. 7 ~ 33 μF 的电容中选取,前级的滤波电容C0选择4. 7 ~ 33 μF 的极性电容,电容C1使用2. 2 μF 无极性电容。全波整流桥要求有高耐压和大的过电流,电路中选取DB206S,可耐脉冲高压800 V,浪涌电流2 A,满足电路设计要求。

2. 2. 2 电路效率理论计算参考

整个电路中的主要损耗由功率MOS 管、采样电阻、负载LED 相连的电感L1、快速二极管以及芯片HV9910B 产生[7]。根据文献[7]所提供的相关公式和特定型号的原件参数,可以计算得到该电路的总体功耗PLOSS = PMOS + PDIODE + PINDUCTOR + PIC + PRS = 0. 032 +0. 389 + 0. 613 + 0. 31 + 0. 008 = 1. 352 W。

电路输出电功率为PO =33 ×0. 35 =11. 6 W,电路的整体转换效率η =11. 6/( 1. 35 +11. 6) ×100% =89. 57%.

从效率理论计算结果来看,该设计电路性能优良。

3 电路测试

对所设计的PWM 开关驱动电路进行电路搭建,并采用数字电压表,交流功率计,示波器等实验仪器对其实物电路的工作状态进行了测试。在电路正常工作情况下,对电路中的2 个关键点的电压波形进行测试。