原创 BF1006 LED驱动方案设计参考

BF1006 LED驱动方案设计参考

　　芯片简介

　　BF1006是一款专为LED驱动设计的反激式电源管理IC,该IC具有如下特点

　　♦ 恒流精度：±5%
　　♦ 恒压精度：±10%
　　♦ 极低噪音：<20DB (5CM远，变压器无需特别处理)
　　♦ 空载功耗：30mW以下
　　♦ 原边控制，省去光耦和431
　　♦ 高转换效率，完全满足能源之星 2.0 要求
　　♦ 集成各种保护功能（过流、过载、过压等），且可自动重启；
　　♦ 更高的可靠性；

　　轻松满足以下标准：

　　♦ EN55022 Class B EMI（8dB 余量）
　　♦ IEC61000-4-5 Class 3 浪涌及ESD（15KV）
　　♦ 满足小于 5uA对地漏电流安规要求；

　　工作原理

　　如图1 所示电路为适用于BF1006 芯片设计的宽电压输入LED 驱动方案。

　　D1-D4 用于全波整流，并将能量存储于电容 C1 和C2 中。由 L1、L2、C1、C2 组成的Π型滤波器用于抑制差模电磁干扰；同时配合变压器中的铜箔屏蔽可轻松满足EN55022 Class B 标准中对EMI 传导的要求(无需Y 电容)。

　　绕线电阻F1 作为输入端的保护器件，可防止由于短路或其它原因造成的安全隐患，同时可防止启动时电流过大。

　　从图1 可知，BF1006 采用辅助线圈供电，同时辅助线圈也作为输出电压反馈的一部分，选择合适的辅助线圈与输出线圈的比例可以获得不同的输出电压。

　　R3、R4、C4 组成启动电路。当电路开始上电时，电路通过R3 和R4 对C4 进行充电，只有当VDD 上电压超过17V 时芯片才开始工作；当VDD 开始掉电时并低于7V 时芯片停止工作。

　　R5、R8 用于输入电压变化的前馈补偿，由于芯片内部的延迟时间导致的输出功率的偏差可通过该分压电阻的比例进行调节。若为单电压输入，则R5 可省掉。

　　图1 中R6、R7 为辅助绕组检测端，BF1006 通过检测该段点的信号来控制系统的工作频率以及实现相应的保护功能。

图1 BF1006 LED驱动电路图

　　恒压控制：BF1006 芯片采用独特的关断时间调制方法，在输出负载低于额定输出功率点时,根据辅助绕组反馈得到的电压，通过误差放大后芯片将控制开关管 Q1 关闭相应的时间已达到恒定的电压输出。

　　恒流控制：BF1006 芯片采用次级二极管的导通时间Tds，实现恒流控制。当负载加重导致的输出电压下降，Tds时间将被送入IC相关控制模块使Tds/T的值不变。从而随负载改变工作频率，使输出电流达到恒定值。

BF1006 LED驱动方案设计参考

　　设计要点：

　　三极管的选用：根据主边峰值电流与IC的输出驱动能力，可计算初级三极管的最小放大倍数，并依次选择放大倍数合适的三极管；

　　输出电容C6的选择。应根据输出电流进行合适的匹配。0.3A输出应不低于100μF。这样选择的目的主要是考虑到电容ESR上的损耗对电容寿命的影响。

　　R9必须采用1%精度的电阻，以获得足够高精度的输出电流；

　　对于 3W以上的应用，建议在初级加RCD吸收.

　　启动电容 C4建议使用 Low ESR的电容以获得稳定的输出；

　　PCB Layout 要点：

　　旁路电容 C5在 PCB 上应尽量靠近 IC1，用于减小芯片电源电压的波动；

　　PCB 布局时， 应注意地线的排布。功率地与信号地需分开，防止地线间的串扰导致的芯片工作异常；

　　PCB 布局时，ESD 防护需注意放电针的位置及距离，同时防止自变压器耦合过来的噪声对芯片造成的损伤；

　　设计实例：

　　以7*1W （23.1V/300mA）LED驱动方案为例,介绍电路的参数选取：

　　1.高压电容的选取：

　　根据输入电压的范围，选择耐压、容量合适的电解电容（为满足高低电压下，系统工作良好,一般建议按2μF/W来选择该电容容值。）。

　　2 .三极管的选取:

　　可依据以下公式，计算出主边峰值电流；根据输出电流与次级二极管的放电时间的关系有：Ipk=2Io*T/nTds

　　其中：n为初次级匝数比，在此例中设置为4.3；

　　Tds/T由IC内部设定为2：5。所以Ipk=2*0.3*5/2*4.3=0.3488A；BF1006的驱动能力约为20mA，故BJT的β>=18；建议三极管β>=20；三极管的耐压则依据输入电压可适当选择。

　　3.检流电阻阻值选取：

　　芯片电流采样基准电压值为0.5V；则检测电阻值约等于 0.5V/Ipk=0.5/0.3488A=1.4 Ω；考虑到前馈补偿对基准电压的影响，建议根据实际情况对该电阻的阻值进行调整；必要时可采用两个电阻并联以实现高精度输出电流。

　　4.输出二极管的选取：

　　为保证电源的正常工作，输出整流二极管应选取肖特基二极管或超快恢复二极管。

　　在主开关管导通时，次级绕组上的电压关系为：Vdc/VR=Np/Ns

　　式中：Np为初级线圈的圈数；Vdc为π形滤波电容上的电压，求二极管耐压应取Vdcmax。（全电压条件下，一般Vdcmax可取400V）；VR为开关管关闭后次级绕组上感应的电压；所以二极管耐压：Vdio=VR+Vout=Vdc*Ns/Np+Vout=116.1V故输出二极管应选择150V以上的肖特基或快管.

　　5.变压器参数的选取：

　　5.1 变压器次级圈数与反馈圈数的比例关系决定了输出电压的大小，具有如下公式：Vout+V(DO)/Ns = Vref/Na

　　式中,Vref 取值 21,V(DO)为输出整流二极管正向压降,取0.5V；Vout 为需要输出电压；如输出电压高于额定电压,可通过减少次级线圈圈数或增加反馈线圈圈数来调整,反之亦然;下表是推荐的LED。

　　5.2 磁芯的选取

　　BF1006的最大工作频率依靠外围参数确定。有如下公式描述。

　　Pout=1/2*Lp*Ipk^2*f*η；

　　为使变压器不致饱和有下公式进行约束：

　　Lp*Ipk=Np*Bst*Ae

　　其中：Lp为初级电感量；

　　Np为初级匝数；

　　Bst为铁氧体最大磁通密度；（理论上,变压器磁芯的损耗与B的2.5次方成正比。在满足系统正常工作的条件下B设置的越小越好。其最大值不应超过0.35T）

　　Ae为磁芯有效截面积,本例中选用EE16变压器；

　　Ae=19.2

　　η为系统效率，一般取0.75。

　　此设计中建议电感量取值在1.8mH±7%范围之内。

　　5.3 变压器绕法的选取在 BF1006 7W方案设计中，建议变压器选用以下绕制方法：

　　屏蔽层-> Np ->屏蔽层-> Ns-> Na；

　　注:初级线圈的圈数如有少量几圈的差异不要紧,绕制时一定要密绕且打满三层；

　　在BF1006 7W方案的设计中，变压器建议使用以下绕制方法：

　　屏蔽层-> Na -> Np->屏蔽层-> Ns；

　　注:初级线圈的圈数如有少量几圈的差异不要紧,绕制时一定要密绕且打满三层；

　　5.4变压器的绕法请参考下图:

　　变压器如能按照以上要求,可保证系统有较好的EMI性能(至少有6dB余量)若变压器生产时不能按照设计好的参数制作,将会对系统的性能产生较大的影响。

　　6 .BOM清单:

　　下表为 23.1V/300mA 的原件列表，供参考

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