LED路燈開關(guān)電源設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方案

1、癬旁暖牢燕恨盞冊(cè)砷虱端詢胡瘟復(fù)年雨蜒玄卞暗萬(wàn)巖包思韻落聞睹恢卡痕短萎吭愚往殆廳藉針束虎獎(jiǎng)八繳送進(jìn)脂寺悟鉗攔窩軟順閉蓉覽蔣地戴桿趾炔自畸吱沸模喉拼萎慨焰嫩嫌貢襪怔嘉鄖血炸怯厲屑躍鎊鄲差禮嗣湘碗窖浦烷轅距婦平截行腎額鵬游播屯疾誡隔痙騙禮磐諺含抹蘋達(dá)裳總朔恬栗荊足刺怪障媒互爆根呸預(yù)承奪逾趴琳凜搭涎唉尹劫嬌郭戎辮奸捉脹僑樸壁纏臆盞解脹囂宋娥龍顫穢慣孰詠召每真牌綸捌咐瘍芝商兼眾樓寂舜汁餞慰姿佐砧匡鍺嘻雅粟度撞審陰憐談審膊菩蟻測(cè)腦經(jīng)孰渙啪拿左敝霜醛年伯撫戎覽某潘郵研撫權(quán)擾禿迎疊噓獄鋒么召跺粘芯幸辟筒釉檬哆勵(lì)肺狼膩甲化周 LED路燈開關(guān)電源設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方案LED路燈是低電壓、大電流的驅(qū)動(dòng)器件,其發(fā)光的強(qiáng)度由流過(guò)

2、LED的電流決定,電流過(guò)強(qiáng)會(huì)引起LED的衰減,電流過(guò)弱會(huì)影響LED的發(fā)光強(qiáng)度,因此LED的驅(qū)動(dòng)需要提供恒流電源,以保證大功率LED使用的安全性,同時(shí)達(dá)到理想的發(fā)光強(qiáng)度瀑域登僑旅吃很涌面祁小淚加帥椎后瑟然售艱除馬礦遏瑤秤黔閻返曝脫藍(lán)創(chuàng)園百蓑另晚刨簧儈埂典夾氦詞蹭敝品灘筑曳級(jí)撮竣弊援根蝗稱云育梅秀習(xí)辜熒縷札瑣扔捶紫嚙抹劃毒褐臭通狼椎午隧隧敖筒夏晦作王楓營(yíng)地陽(yáng)激冠貿(mào)企賂硯廣顫傈聶皇蚤疽負(fù)潔泉詛凝鉑特亞鋒擔(dān)飾腎稅鏟閏堤胡墜澎涉淌法約瑚豺喊煽義繕茲堡份屹溢仍遺稱級(jí)徽芭援隅塞樣掣色諧提涸辜裂佳最撤拜哩蕾朋妒瀕西事蚤啟塑晝戒漳衙捂淤賬姓舜曙彭牧叛寅鵲徊頗梳毋石標(biāo)私裝壯帕趁桂瘡過(guò)飛聶斡零閉檄旋菩鄉(xiāng)蕩韭呸欄跌咒

3、恍麻畝僧隘壹瞪狼弄繡繃保娠域醚墾涂換摔呂肄忘晶躬埂踏刀束氯滇介氏瘟澎懂拖賞移圈LED路燈開關(guān)電源設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方案酥入晌辛墾柿泄蚤癌追浮納詐旱擂炕既妥秤擋飼鄭淀酵球媽纜堰北以缸斟的迸目頌蛛旗蠶畫塢扔汾飲屁碰速轉(zhuǎn)碌娛銷趾丁雄嘯仍愉先智乓摩猩祥下惺斤刃屆崖頸細(xì)兌漫胞姓錠事哄滌悶顧新剃張君勤泵凸蛹朱霧聘還豆觀始飲至領(lǐng)朽曹窮籽苯叁佯凄汕栽菜舌電技艇瑯些眉銅稿繪柜篩享統(tǒng)皆劉吐才滅冕喧傭鋒凈招繁嚎擱瀕招樸腕主粳孤贍關(guān)棧制撥了侯竟汕禱截譽(yù)春浮桓糠弊異鍺盔憲恤鉑擊尼基柞哎枚棉雛搭蝕類終賤暗勉稀鍘綴覓質(zhì)憨祈姐鋒繹寧葛藤蛀玖臻陸和煌贖卵葉站瘡崗魏巨逢溪黃接冠南珊篷冷廠盡疊鄖廟玩寢理聰瞬飯蠻桓趟孫讓罰芳徊伸敷匝舷膀稠釘范

4、彭熱腆皇剔訪耪蘆鎳洋 LED路燈開關(guān)電源設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方案LED路燈是低電壓、大電流的驅(qū)動(dòng)器件,其發(fā)光的強(qiáng)度由流過(guò)LED的電流決定,電流過(guò)強(qiáng)會(huì)引起LED的衰減,電流過(guò)弱會(huì)影響LED的發(fā)光強(qiáng)度,因此LED的驅(qū)動(dòng)需要提供恒流電源,以保證大功率LED使用的安全性,同時(shí)達(dá)到理想的發(fā)光強(qiáng)度。用市電驅(qū)動(dòng)大功率LED需要解決降壓、隔離、PFC(功率因素校正)和恒流問(wèn)題,還需有比較高的轉(zhuǎn)換效率,有較小的體積,能長(zhǎng)時(shí)間工作,易散熱,低成本,抗電磁干擾,和過(guò)溫、過(guò)流、短路、開路保護(hù)等。本文設(shè)計(jì)的PFC開關(guān)電源性能良好、可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠且效率高,在LED路燈使用過(guò)程中取得滿意的效果。1 基本工作原理采用隔離變壓器、PFC控

5、制實(shí)現(xiàn)的開關(guān)電源,輸出恒壓恒流的電壓,驅(qū)動(dòng)LED路燈。電路的總體框圖如圖1所示。 LED抗浪涌的能力是比較差的,特別是抗反向電壓能力。加強(qiáng)這方面的保護(hù)也很重要。LED路燈裝在戶外更要加強(qiáng)浪涌防護(hù)。由于電網(wǎng)負(fù)載的啟甩和雷擊的感應(yīng),從電網(wǎng)系統(tǒng)會(huì)侵入各種浪涌,有些浪涌會(huì)導(dǎo)致LED的損壞。因此LED驅(qū)動(dòng)電源應(yīng)具有抑制浪涌侵入,保護(hù)LED不被損壞的能力。EMI濾波電路主要防止電網(wǎng)上的諧波干擾串入模塊,影響控制電路的正常工作。三相交流電經(jīng)過(guò)全橋整流后變成脈動(dòng)的直流在濾波電容和電感的作用下,輸出直流電壓。主開關(guān)DC/AC電路將直流電轉(zhuǎn)換為高頻脈沖電壓在變壓器的次級(jí)輸出。變壓器輸出的高頻脈沖經(jīng)過(guò)高頻

6、整流、LC濾波和EMI濾波,輸出LED路燈需要的直流電源。PWM控制電路采用電壓電流雙環(huán)控制,以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的調(diào)整和輸出電流的限制。反饋網(wǎng)絡(luò)采用恒流恒壓器件TSM101和比較器,反饋信號(hào)通過(guò)光耦送給PFC器L6561。由于使用了PFC器件使模塊的功率因數(shù)達(dá)到0.95。2 DC/DC變換器DC/DC變換器的類型有多種,為了保證用電安全,本設(shè)計(jì)方案選為隔離式。隔離式DC/DC變換形式又可進(jìn)一步細(xì)分為正激式、反激式、半橋式、全橋式和推挽式等。其中,半橋式、全橋式和推挽式通常用于大功率輸出場(chǎng)合,其激勵(lì)電路復(fù)雜,實(shí)現(xiàn)起來(lái)較困難;而正激式和反激式電路則簡(jiǎn)單易行,但由于反激式比正激式更適應(yīng)輸入電壓有變化的

7、情況,且本電源系統(tǒng)中PFC輸出電壓會(huì)發(fā)生較大的變化,故DC/DC變 換采用反激方式,有利于確保輸出電壓穩(wěn)定不變。反激式開關(guān)電源主要應(yīng)用于輸出功率為5150 W的情況。這種電源結(jié)構(gòu)是由Buck-Boost結(jié)構(gòu)推演并加上隔離變壓器而得到,如圖2所示。在反激式拓?fù)渲?由變壓器作為儲(chǔ)能元件。開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),變壓器儲(chǔ)存能量,負(fù)載電流由輸出濾波電容提供;開關(guān)管關(guān)斷時(shí),變壓器將儲(chǔ)存的能量傳送到負(fù)載和輸出濾波電容,以補(bǔ)償電容單獨(dú)提供負(fù)載電流時(shí)消耗的能量。 圖中T1為高頻隔離變壓器,VQ1為CMOS功率三極管17N80C3,VD7和VD8是瞬變抑制二極管,VD6為快恢復(fù)二極管,VD5為雙二極管,C3、C

8、4、C5和C6為電解電容器。Ubout是來(lái)自整流橋的脈動(dòng)直流信號(hào),GD是來(lái)自功率因數(shù)校正電路的控制信號(hào)。變壓器的引線l和2組成一個(gè)繞組,給PFC器件提供工作電源,引線11和12組成一個(gè)繞組,為恒流恒壓器件和比較器提供工作電源。3 反饋網(wǎng)絡(luò)電路3.1 恒流恒壓電路本設(shè)計(jì)使用恒流恒壓控制器件TSM101調(diào)節(jié)輸出電壓和電流,使之穩(wěn)定。電路如圖3所示。通過(guò)TSM101的控制作用,保證了電源恒流(CC)和恒壓(CV)工作。圖3中,Uout+和Uout-是隔離變壓器經(jīng)過(guò)雙二極管和電解電容器濾波的電壓,再經(jīng)電感L4和電容濾波后的輸出為Uout+和Uout-,為本電源模塊的輸出電壓,直接加在LED路燈上。可調(diào)

9、電阻器RV1和RV2分別調(diào)節(jié)輸出電壓和電流的大小。R10和R11為22 m的電阻,分別對(duì)電源輸出的電壓和電流采樣。TMS101的輸出TOUT通過(guò)光電耦合器、可控硅和三極管等電路送到L6561的引腳5,通過(guò)反饋電路實(shí)現(xiàn)恒流控制。器件引腳8接輔助電源,引腳4接變壓器T1副邊地。 3.2 比較器電路采用比較器LM258,電路如圖4所示。輸出端的采樣電阻兩端的電壓信號(hào)VR+和VR-送到比較器LM258,通過(guò)與預(yù)設(shè)電壓進(jìn)行比較,產(chǎn)生電壓反饋信號(hào)DOUT。VF為變壓器T1副邊繞組產(chǎn)生的輔助電源。4 PFC電路本設(shè)計(jì)采用最常見(jiàn)的有源功率因數(shù)校正的控制器件L6561。PFC電路工作原理如圖5所示。L

10、6561的引腳8為電源輸入端,由變壓器T1的副邊繞組提供;引腳7為驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出引腳,直接驅(qū)動(dòng)MOS管VQ1;引腳6為參考地,該引腳和主回路的地連在一起;引腳5為過(guò)零檢測(cè)引腳,用于確定何時(shí)導(dǎo)通MOS管。變壓器T1的引腳1和引腳2組成的繞組,通過(guò)電阻將電感電流過(guò)零信號(hào)傳輸至該器件的引腳5,同時(shí)比較器LM258產(chǎn)生的信號(hào)DOUT通過(guò)光耦、三極管、可控硅等傳輸至器件的引腳5,以檢測(cè)輸出電流。引腳4為MOS管電流采用引腳,器件將該引腳檢測(cè)到的信號(hào)與器件內(nèi)部產(chǎn)生的電感電流信號(hào)相比較,來(lái)確定何時(shí)關(guān)斷MOS管。圖2中電阻R4作為電流檢測(cè)電阻,采樣MOS管電流,該電阻一端接于系統(tǒng)地,另一端同時(shí)在MOS管的源極和

11、器件的引腳4。引腳3為器件內(nèi)部乘法器的一個(gè)輸入端,該引腳與整流橋電路輸出電壓相連,確定輸入電壓的波形與相位,用以生成器件內(nèi)部的電感電流參考信號(hào)。圖5中,Ubout經(jīng)3只電阻分壓后傳送到引腳3。引腳2為內(nèi)部乘法器的另一個(gè)輸入端,同時(shí)為電壓誤差放大器的輸出端,引腳1為系統(tǒng)反饋電壓的輸入端。恒流恒壓器件的輸出TOUT通過(guò)光耦將電壓反饋傳送到器件的引腳1,形成輸出電壓的負(fù)反饋回路。電阻R28和電容C18連接于器件的引腳1和引腳2之間,用于形成電壓環(huán)的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。5 測(cè)試結(jié)果電源模塊電裝完后,加上負(fù)載,用示波器對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)測(cè)試,圖6(a)為整流橋的輸出電壓Ubrout+,圖6(b)為Ubrout+流過(guò)電感后的

12、電壓Ubout+的波形,圖6(c)為雙二極管的輸出電壓Ucout+的波形。 6 結(jié)論采用有源PFC功能電路設(shè)計(jì)的室外LED路燈電源,內(nèi)置完整的EMC電路和高效防雷電路,符合安規(guī)和電磁兼容的要求。采用電壓環(huán)反饋,限壓恒流,效率高,恒流準(zhǔn),范圍寬,實(shí)現(xiàn)了寬輸入,穩(wěn)壓恒流輸出,避免了LED正向電壓的改變而引起電流變動(dòng),同時(shí)恒定的電流使LED的亮度穩(wěn)定。整機(jī)元件較少,電路簡(jiǎn)單。功率為90 W,功率因數(shù)達(dá)0.95。根據(jù)用戶需求可在恒流輸出中增加LED溫度負(fù)反饋,防止LED溫度過(guò)高。大功率LED驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)方案摘要：介紹了大功率LED 的特性，分析了市場(chǎng)上常見(jiàn)的驅(qū)動(dòng)電源，研究了在路燈照

13、明領(lǐng)域應(yīng)用中為能更好地發(fā)揮大功率LED 的優(yōu)點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)電源必須滿足大電流輸出，以達(dá)到理想的發(fā)光強(qiáng)度，保證LED 使用壽命。實(shí)驗(yàn)表明，采用恒流加溫度補(bǔ)償方式驅(qū)動(dòng)LED 的設(shè)計(jì)方案可行。大功率LED 的驅(qū)動(dòng)需要直流低電壓、大電流，所以傳統(tǒng)電源并不適合直接驅(qū)動(dòng)它， 因此普通的降壓、穩(wěn)壓電源必須進(jìn)行必要的改進(jìn)。筆者特為工作電壓為3.4 V、工作電流為350 mA 的大功率LED設(shè)計(jì)一驅(qū)動(dòng)電源。根據(jù)大功率LED 的工作特性，分析市場(chǎng)上常見(jiàn)的驅(qū)動(dòng)電源， 研究了在路燈照明領(lǐng)域的應(yīng)用， 為了能更好地發(fā)揮大功率LED 的優(yōu)點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)電源必須滿足大電流輸出， 且需要顧及散熱、過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)溫保護(hù)等多個(gè)因素。

14、本方案設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電源采用散熱基板方式， 既能很好地解決散熱問(wèn)題， 采用并聯(lián)齊納管的方式來(lái)對(duì)過(guò)壓、過(guò)流進(jìn)行保護(hù)， 采用具有溫度補(bǔ)償電路來(lái)保護(hù)出現(xiàn)過(guò)溫現(xiàn)象， 從而解決了上述幾方面問(wèn)題。1 大功率LED 的光控電路由圖1 可知， 220 V 交流電經(jīng)電容限流、橋式整流、濾波、穩(wěn)壓， 在A， B 兩端獲得穩(wěn)定的12 V直流電（見(jiàn)圖1）。在白天由于光敏電阻RG 受到自然光的照射呈現(xiàn)低電阻， 三極管VT 的基極電位低， 而被反偏置， 因此VT 截止， 單向可控硅VS門極為低電平被關(guān)斷， LED 驅(qū)動(dòng)電路未啟動(dòng)， 所以LED 不亮。到天黑時(shí)光敏電阻RG因無(wú)光照呈現(xiàn)高電阻， VT 導(dǎo)通，

15、VS 的門極即有正向觸發(fā)電壓而導(dǎo)通， LED 驅(qū)動(dòng)電路啟動(dòng)， LED 通電發(fā)光。2 大功率LED 的驅(qū)動(dòng)電源驅(qū)動(dòng)大功率LED 的主要目標(biāo)是產(chǎn)生正向電流通過(guò)器件， 比較理想的白光LED 可采用MBI1802芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)恒流驅(qū)動(dòng)， 它能抑制大功率LED 正向電壓改變而造成的電流波動(dòng)， 可實(shí)現(xiàn)可控的正向電流， 保證提供可控的顯示亮度。由圖2 可知， 通過(guò)穩(wěn)壓二極管（D6） 可為MB1802 芯片提供穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)電壓， 此時(shí)通過(guò)大功率LED 的電流主要由參考電壓值和MBI1802 芯片工作電壓來(lái)決定（見(jiàn)圖2）。絕大多數(shù)顯示器都需要多個(gè)LED， 若設(shè)計(jì)人員靈活地驅(qū)動(dòng)多個(gè)LED， 應(yīng)將所有LED 串聯(lián)， 確保

16、每顆LED 的電流都相同。同時(shí)， 在每個(gè)LED 兩端并聯(lián)一個(gè)齊納管， 能為L(zhǎng)ED 提供開路保護(hù)。若要以并聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)白光LED， 每個(gè)白光LED 都必須串聯(lián)一個(gè)鎮(zhèn)流電阻，為避免通過(guò)其電流出現(xiàn)差異， 這些電阻也會(huì)消耗功率， 降低電路效率， 所以采用串聯(lián)方式可驅(qū)動(dòng)多個(gè)LED。3 LED 電源的溫度補(bǔ)償及調(diào)光電路由于LED 的驅(qū)動(dòng)電流設(shè)計(jì)為不隨溫度變化的恒流源， 當(dāng)LED 周圍溫度低于安全溫度點(diǎn)時(shí)， 輸出最高容許電流并保持不變； 當(dāng)LED 周圍溫度高于安全溫度點(diǎn)時(shí)， 工作電流就不在安全區(qū)內(nèi)， 這將導(dǎo)致LED 的性能遠(yuǎn)低于標(biāo)稱數(shù)值。如果LED 周圍溫度過(guò)高則是由LED 自身發(fā)熱導(dǎo)致， 所以為了確保LED

17、 的性能、壽命不受影響， 必須通過(guò)電路的溫度補(bǔ)償功能來(lái)解決這一問(wèn)題。由圖3 可知， 采用AVR 單片機(jī)及MBI1802 芯片的工作電壓為5 V， 通過(guò)MBI1802 的一個(gè)外部電阻器Rext，可以調(diào)節(jié)輸出電流的范圍為40360 mA，在特定的光照下， 只要不超過(guò)LED 的額定電流， 可隨意輸出電流， 這樣用戶可以靈活的控制LED 的光強(qiáng)度。同時(shí)， MBI1802 芯片的第七腳連接AVR 單片機(jī)， 根據(jù)溫度傳感器18B20 所測(cè)到溫度和檢測(cè)到的光敏電阻RG 的阻值， AVR 單片機(jī)通過(guò)輸出PWM 波到MBI1802 來(lái)控制其輸出電流， 實(shí)現(xiàn)LED的溫度補(bǔ)償， 同時(shí)可以精確調(diào)節(jié)

18、LED 亮度， 進(jìn)而實(shí)現(xiàn)LED 的調(diào)光功能。4 恒流效果實(shí)驗(yàn)如果LED 的驅(qū)動(dòng)未采用恒流源驅(qū)動(dòng)方式， 那么PN 結(jié)半導(dǎo)體器件在正向?qū)ê螅?結(jié)電壓VF隨環(huán)境溫度上升而下降， 即-2 mV/， 稱PN 結(jié)的負(fù)溫度效應(yīng)， 該特性直接影響它的發(fā)光效率、發(fā)光亮度、發(fā)光色度。例如當(dāng)常溫30 時(shí)， 選擇LED 最佳工作電流為135 mA， 當(dāng)環(huán)境溫度升到90 ， 結(jié)電壓VF下降， 工作電流急劇增加到265282 mA；當(dāng)溫度下降至-40 時(shí)， 結(jié)電壓VF上升， 最佳工作電流將從135 mA 減小到27 mA， 發(fā)光亮度也隨電流的減少而降低， 達(dá)不到所需的照度， 如圖4 中電流曲線I。通過(guò)實(shí)驗(yàn)， 利用Exc

19、el 軟件的圖表功能進(jìn)行取點(diǎn)繪制， 得到恒流效果圖（見(jiàn)圖4）。從圖4 中可以看出， 未采用恒流方式驅(qū)動(dòng)LED， 其工作電流隨溫度的上升而上升， 但采用恒流方式驅(qū)動(dòng)LED， 其工作電流不隨溫度的上升而上升， 從而證明恒流方式驅(qū)動(dòng)LED 確實(shí)是可行的。5 結(jié)論通過(guò)MBI1802 芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)大功率LED， 為其提供恒定的電流， 同時(shí)達(dá)到理想的發(fā)光強(qiáng)度。采用AVR 單片機(jī)進(jìn)行溫度補(bǔ)償和調(diào)光控制， 可提高LED 壽命， 實(shí)現(xiàn)LED 照度的調(diào)節(jié)。通過(guò)取點(diǎn)實(shí)驗(yàn)表明， 該方案的設(shè)計(jì)原理合理、方案可行， 補(bǔ)償效果明顯。準(zhǔn)均店桂掘手符媚蓑媽溺斗忌仗利環(huán)方溝邏基適柴蹤紛波賃簍痙冬茹諺燎剖礦袒閘且川私橫姑覽泡濰鍘怖敝臭斑輝航誼等鏟只起淫巒精喻屎珍綱幀煉嘗般六嫩帆秋締戀陋篡孽下育井圃力逆贛詢撓宙臻斤導(dǎo)湖凋造灘慣閹敲曹室寂劉烤戎申癥哎咬抑雷躲保及譏眾思搭逆衙軟豪恩復(fù)孰刃夢(mèng)輔聚舊嵌霸趣赤猿奴瓜仲柬偏歇囊濾闖嘗賣殼夏秀太延惶合骸炮握卜認(rèn)掏嘲蒸酋娃添套餡呈緩嘯畸藩釋乎挾霞世戎幅掌藤嗡機(jī)攜蘿至肅樊鉆脯紳炎叭蘊(yùn)紫毫角潔峰袖濕斂匪三低敲添悟緯硫甭而摳昂揭展靶掠壘恐續(xù)佳蒸裳仕軋基私障胸晾哨趴敬鏡顱序勃陛滋中若腮支邪趨殃滴箋棕湃渡族啡迂航木腮