阻容式LED驱动电源原理详解
阻容式LED驱动电源原理详解
阻容式LED驱动电源在9W以下的LED驱动电源中应用广泛。本文详细介绍了其工作原理和设计要点，帮助读者更好地理解和应用这种电源。
元件解说
图1 阻容式LED驱动电源原理图
- L和N线是连接市电的输入，可以根据各国自己特定的电网电压和频率来设计元器件的参数，一般说来，每种电源不能在各种市电上通用的，只能根据特定的电网电压和频率使用；
- C1是降压电容，如果电网电压直接加在LED上，由于LED是电压型的负载，当电网的电压大于LED电压的时候，从理论上说，LED的电流会无限增长，LED在瞬间将遭到烧毁，所以需要一个电容通过充放电来抵消输入电压的增长，使电网加在LED上的电压不会太大，从而使得通过LED的电流在允许的范围内，从这个意义上来说，电容也有镇流的作用，它可以防止通过LED上的电流过大；
- R1是阻值很大的电阻，在电路工作的时候，基本不起作用，耗电也很少，只是在断开市电时候，给电容C1放电用的；
- D1-D4这4个二极管大家都知道做全波整流用，这里就不多说了；
- C2是把市电经过整流后变成的脉动直流电进行滤波，变成较为平滑的直流电，给LED供电，减小LED灯电流的纹波；
- D5即是LED光源，提供发光照明用。
电路工作原理
图2 市电电压（粉红色）和通过电容C1（黄色）电流的波形
当市电加到L，N两端的时候，上电的瞬时之间，C1上无电荷，可以看作是短路的，市电就通过D1-D4桥式整流和C2的滤波后，给LED供电，LED开始发光，随着时间的推移，C1上的电荷逐渐增加，同时C1上两段的电压也逐渐增加。
这个电压对LED来说，有抵消电网电压的作用，同时也会限制电流的进一步增加，因此这个电容也有镇流的作用，当随着电网的电压逐渐上升，电容C1上的电压完全抵消电网电压的时候，电网就没再能提供电流给LED，这时通过电容的电流为0，如图3箭头所示：
图3 电容C1上充满电，C1和LED上的电压之和可以完全抵消电网的电压的瞬时
当电网供电的电流为0时，这时LED使用的是储存在C2里的电能，靠这个电能来维持发光，当电网的电压到达顶峰后下降，下降到低于电容C1和LED电压之和的时候，电容C1开始放电，产生放电电流，这个放电的时间点如图4箭头所示：
图4 电容开始放电的瞬时
有一点提请大家注意了，这个放电电流不是在过零点之前放完的，而是在过零点之后才放完的。
在过零点的时候，C1上的电压差不多是大于LED的电压一点，这样就在过零点的时候维持C1的电流，过了零点后，电网电压反转，加在LED上的电压是电网电压和电容C1电压之和，因为电容处于放电状态，这样维持到电容C1上电压反转直到电容C1和LED上电压之和等于电网电压的时候，C1上的电流又为零，如此反复进行下去，灯就是这样维持工作状态的，上面的加一句，这些都是通过D1-D4桥式整流滤波后提供给LED的。
下面的图5即是输入电压波形和LED电流的波形，红色的是输入市电电压的波形，由于电网的缘故，不是很标准的正弦波形，由此也可以看到电网的供电水准了，黄色的是通过LED的电流的波形，由于降压电容的缘故，他们之间有个相位差，但是不影响使用。
图5 输入市电电压和通过LED电流的波形
设计时元器件参数的控制
主要是对各器件的极限参数的控制，在极限工作状态时，如最大电压时，各个元器件所承受的最大电压。电流值和温度均应在其可忍受范围内，即能保证产品的质量。下面举出选用元器件特别要留心的参数。
元器件选用举例：
- 电容C1，选用交流型低频金属膜电容或其他类似交流电容器，耐压应超过输入市电电压峰值2倍以上；
- 电阻R1，选用金属膜电阻，耐压应超过输入市电电压峰值2倍以上；
- D1-D4二极管不必选择快恢复二极管，普通整流管即可，但是耐压应超过输入市电电压峰值2倍以上；
- C2的选择是耐压值超过光源的压降1.2倍即可；