SA7527实现LED照明驱动电路教学教材Word文件下载.docx
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主电路如图2所示。
从AC220V看去，交流市电入口接有熔丝F1和抗浪涌的压敏电阻RV1，熔丝起到线路输入电路过流保护的作用，压敏电阻RV1用来抑制来自电网的瞬时高电压保护输入线路的安全，之后是EMI滤波器，L1，L2，C7是共模滤波器，L3，L4，C8是差模滤波器，DB107是全桥整流电路，C14是一个电容滤波器，经过整流后的电压（电流）仍然是有脉冲的直流电。
为了减少波动，通常要加滤波器，由R19，C9，D5组成的RCD缓冲电路是为了防止功率管Q1在关断过程中承受大反压，缓冲电路的二极管一般选择快速恢复二极管。
输出滤波器C11，C12，C13并联是为了减少电压纹波。
本电路的特点：
（1）宽电压输入范围;
（2）恒流/恒压特性;
（3）由LM358组成的输出反馈取样与恒流/恒压控制电路，成本低，控制精度高，调试简单;
（4）本电路可以驱动不同功率的LED。
3.启动电路的设计
启动电路如图2所示。
为了使电路正常启动，应该在整流桥整流后的变压器初级线圈与SA7527的供电电压端8脚之间连接一个启动电阻R20，并在8脚与地之间连接一个启动电容C10。
接通电源时，流过启动电阻R20的电流对启动电容C10充电。
当C10的充电电压达到启动门限电压（典型值为11.5V）后，SA7527导通，并驱动功率管Q1开始工作。
整流后电压的最大值和最小值分别用Uimax和Uimin来表示，ISTmax为最大启动电流，Vth（st）max为启动门限电压最大值，启动电阻R20由下列公式
（1）和公式
（2）来确定，该电阻应选择功率电阻，最大消耗功率不能超过1W。
图2主电路和启动电路
启动电容C9应由下式来确定：
式中，Idcc为动态工作电流;
fac为交流电网频率;
HY（ST）为欠电压锁定滞后电压。
4.1芯片介绍
SA7527是一个简单而且高效的功率因子校正芯片。
此电路适用于电子镇流器和所需体积小、功耗低、外围器件少的高密度电源。
4.2控制方法的分析
控制电路如图3所示。
该控制电路是峰值电流控制模式，当功率管Q1导通时，二极管D8，D9截止，变压器T1的原边电感电流线性上升，当电流上升到乘法器输出电流基准时关断功率管Q1;
当功率管Q1关断时，二极管D8，D9导通，电感电流从峰值开始线性下降，一旦电感电流降到零时，被零电流检测电阻检测到，功率管Q1再次导通，开始一个新的开关周期，如此反复。
图3控制电路
4.3零电流检测电阻的设计
零电流检测端外围电路如图4所示。
MOSFET功率管利用零电流检测器导通，并且在峰值电感电流达到由乘法器输出设定的门限电平时关断。
图4零电流检测端外围电路
一旦电感电流沿向下的斜坡降至零电平，SA7527的零电流检测器通过连接于5脚的变压器副绕组电压极性的反转进行检测，SA7527的7脚产生输出，驱动MOSFET功率管又开始导通。
当电感电流沿向上的斜坡从零增加到峰值之后，MOSFET功率管则开始关断。
直到电感电流降至零之前，MOSFET功率管一直截止。
由芯片介绍资料可知，零电流检测端电流最大不能超过3mA，因此零电流检测电阻R25由下式来确定。
式中，Vcc为芯片供电电压。
4.4输入电压检测电阻的设计
乘法器外围电路如图5所示。
交流输入经整流后得到一个半波正弦形状的电压波形，为了使输入电流较好地跟踪输入电压波形，我们要在交流输入整流后进行电压采样，经电阻R21和R22分压后，电压约缩小100倍输入到SA7527的3脚，在电阻R2并联一个电容C15除整流后的电压纹波。
由芯片的内部结构可知，乘法器输入端3脚电压在3.8V以下可以保证较好的功率因数校正效果。
图5乘法器外围电路
因此应满足3脚的最大输入电压不超过3.8V，即：
4.5电流感应电阻的设计
电流检测外围电路如图6所示。
图6电流检测外围电路
电路采用峰值电流检测法，因此在MOSFET功率管的源极与地之间接上一个电流感应电阻R24，MOSFET功率管的源极端接在SA7527的电流感应端4脚CS端，一般的应用电路中会在电流感应电阻后接上一个RC滤波电路以滤去开关电流的尖峰，因为SA7527芯片内部已经有RC滤波电路，所以这里不必加外围RC滤波电路，从而减少了SA7527的外部元件数量。
电流感测比较器采用RS锁存结构，可以保证在给定的周期之内在驱动输出端仅有一个信号脉冲出现。
当电流感应电阻两端的感应电压超过了乘法器的输出端门限电压时，电流感应比较器就会关断MOSFET功率管并且复位PWM锁存器。
电感电流的峰值在正常情况下由乘法器的输出Vmo来控制，但压是当在输入电压太高或者输出电压误差放大器检测出现问题时，电流感应端的门限电值就会在内部被钳位在1.8V。
这是由于芯片内部的电流感应比较器的反相输入端接有一个1.8V的稳压二极管，因此电流感应电阻的取值要满足公式（6）和公式（7）两个条件。
其中
K为乘法器增益，ΔVm2=Vm2-Vref，为电压误差放大器的输出与芯片内部参考电压的差值。
4.6闭环反馈电路的设计
闭环反馈电路如图7所示。
该电路是一个恒流恒压输出电路，它是由双运放LM358和TL431构成的电流控制环和电压控制环，先恒流后恒压，先是电流采样，D2导通，D1截止，实现恒流，然后是电压采样，D1导通，D2截止，实现恒压。
图7闭环反馈电路
电流控制环：
TL431是精密电压调整器，阴极K与控制极R直接短路构成精密的2.5V基准电压。
该电压由R11送到LM358的5脚（同相输入端），R5直接从输出端采样电流，将电流转换成电压，再将电压值送到LM358的6脚（反相输入端），将同相输入端的电压和反相输入端的电压进行比较，并在7脚输出高低电平来控制流过光耦EL817的导通与关断，进而通过SA7527控制变压器一次侧输出占空比的大小，达到稳定输出电流的结果，C1，R3为反相输入端与输出端的反馈元件，可通过调整其数值来调整放大器的反馈增益。
当电路接P5端口时，输出电流的大小为：
，
，其他端口同例。
电压控制环：
该电压由R10送到LM358的3脚（同相输入端），R7直接从输出端采样电压，R7，R9组成分压电路，将分压值送到LM358的2脚（反相输入端），将同相输入端的电压和反相输入端的电压进行比较，并在1脚输出高低电平来控制流过光耦EL817的导通与关断，进而通过SA7527控制变压器一次侧输出占空比的大小，达到稳定输出电压的结果，C3，R8为反相输入端与输出端的反馈元件，可通过调整其数值来调整放大器的反馈增益。
当电路接P1端口时，P1端口的输出电压为：
1.电压控制环的建模与仿真
首先一个重要的中间量是TL431阴极电压变化量kΔv与输出波动oΔv的关系式为：
阴极的电压变化引起光耦二极管电流变化：
高压感应侧光电流变化：
反馈网络：
组成控制框图如图8所示。
图8电压环结构
系统的开环传递函数：
将R2=4.7KΩ，R7=150kΩ，R8=2.2kΩ，R9=4.7kΩ，R19=1kΩ，C3=1mF，CTR=100%，101pwmk=L?
f=代入式16中，用MATLAB仿真得到电压控制环的波特图如图9所示。
交越频率4.8KHZ，相位裕量100o。
图9电压环的波特图
2.电流环控制环的建模和仿真
将R2=4.7kΩ，R3=2.2kΩ，R4=2.2kΩ，R5=0.36Ω，R19=1kΩ，C1=1mF，CTR=100%，101pwmk=L?
f=代入式19中，用MATLAB仿真得到电压控制环的波特图如图10所示。
交越频率220kHz，相位裕量46°
。
图10电流环结构
三、实验结果分析
二、资料网址：
搭建一个18W的实验电路接入电源，用各种仪器测试的波形图如图11、图12、图13和图14所示。
从上面波形图可以看出，输出电流电压能够恒流恒压输出，电路效率达到85%以上，功率因素（PF）达到90%左右。
PS:
消费者分析
图11电流环的波特图
创新是时下非常流行的一个词，确实创新能力是相当重要的特别是对我们这种经营时尚饰品的小店，更应该勇于创新。
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图12电流电压输出波形
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“DIY自制饰品”的形式多种多样，对于动手能力强的学生来说更受欢迎。
标题：
大学生“负债消费“成潮流2004年3月18日
图13输入电压和效率曲线
大学生究竟难在哪？
—创业要迈五道坎2004年3月23日
500元以上1224%
图14输入电压和功率因数曲线
3、竞争对手分析 结论
通过仿真和实验验证，本电路能宽电压输入，恒流恒压输出，电流控制环和电压控制环不仅响应速度快而且稳定，输出电流电压都很稳定，电路的效率达到85%以上，达到了满意的效果，该电路还有多个端口，能够驱动不同功率的LED，能够在实际生活中应用。
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