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      led驅動電路

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      led驅動電路范文第1篇

      【摘要】恒流源驅動電路的主要優點就是工作狀態穩定、工作效率較高,本文主要介紹一種基于XL6005芯片大功率led驅動電路,本驅動電路具有體積小、電路簡單、輸出功率高等特點,是一種比較理想的LED驅動電路。

      關鍵詞: LED;恒流驅動;大功率

      中圖分類號: TN43文獻標識碼:A

      引言

      LED(light emitting diode)即發光二極管,是一種能夠將電能轉化為可見光的固態的半導體器件。利用固體半導體晶片作為發光材料,在半導體中通過載流子發生復合放出過剩的能量而引起光子發射,直接發出紅、黃、藍、綠、青、橙、紫、白色的光。LED作為一種新的照明用光源,正在逐漸得到大規模和大范圍的應用;預計在未來幾年內,LED燈將可能逐漸進入家庭照明,室內外照明等領域,成為一種重要的照明光源;具有節能、環保、壽命長、體積小、亮度高、成本低等特點,這些優異特性也符合現在低碳、環保的大趨勢,LED已經被迅速的應用于各種背光、廣告燈、幕墻、路燈、節能燈、車燈等領域。

      1 LED驅動電路的研究

      LED大規模的使用,其驅動電路也層出不窮, LED驅動電路的選擇除了要滿足安全要求外,另外的基本功能應有兩個方面:一是盡可能保持恒流特性,尤其在電源電壓發生±15%的變動時,應仍能保持輸出電流在±10%的范圍內變動。二是驅動電路應保持較低的自身功耗,這樣才能使LED系統的效率保持在較高水平。根據能量來源的不同,LED驅動電路總體上可分為兩類,一是AC/ DC轉換,能量來自交流市電,二是DC/ DC轉換,能量來自直流電源。根據LED驅動原理的不同,又可以分為線性驅動電路和開關驅動電路。而理想的LED驅動電路應該具有以下特點:LED亮度不因輸入電壓變化而改變;LED工作狀態不因環境溫度變化而改變。由于LED本身內阻已經確定,那么亮度及色溫與所提供電壓有著直接的關系,電壓一旦有波動,必將造成工作狀態不穩,忽暗忽亮的現象產生,尤其功率越大,這種現象就會越加嚴重。大功率LED的發光強度是由流過LED 的電流決定的,電流過強會引起LED的衰減,電流過弱會影響發光強度,因此LED驅動需要提供恒流電源,以保證大功率的安全性,還需要滿足預期的亮度要求,并保證各個LED亮度、色度的一致性,亮度會隨工作電流的增大而增大,為保證流過每只LED的電流相同,就必須串聯使用, 串聯使用使得LED點陣所需電源電壓高, 一般小型產品電源電壓比較低, 高電壓電源要求使得LED的應用受到了限制。所以,合理的設計升壓電路來驅動LED, 是LED能夠得到廣泛應用的關鍵。

      根據LED電流、電壓變化特點,采用恒壓驅動LED是可行的,而且在某些產品的應用上精確設計,其優勢仍然是其它驅動方式無法取代的。但是,采用恒流驅動方式,仍然是比較理想的LED驅動方式,它能避免LED正向電壓的改變而引起電流變動,同時恒定的電流使LED的亮度穩定。因此眾多廠家選用恒流方式驅動LED。其實每種驅動方式均有優、缺點,根據LED產品的要求、應用場合的不同,應該合理選用LED的驅動方式,精確的設計驅動電源。

      傳統上用于驅動燈泡、日光燈、節能燈、鈉燈等光源的電源并不適合直接驅動大功率LED。多種LED恒流驅動的電路實驗證明,并不是所有的恒流源都能夠作為理想的LED驅動電路,很多恒流源電路試驗后也會出現不同的問題,需要反復的推敲、研究,下面就一種恒流源電路加以論述。

      2 LED驅動電路的實現

      大功率LED是指擁有大額定工作電流的發光二極管。普通LED功率一般為0.05W、工作電流為20mA,而大功率LED可以達到1W、3W、5W、8W 和10W甚至數十瓦,工作電流可以是幾十毫安到幾百毫安不等。由于目前大功率LED在光通量、轉換效率和成本等方面的制約,決定了大功率LED短期內的應用主要是一些特殊領域的照明。而通常LED工作方式都是多個發光管同時工作,以產生足夠亮度的光源。要求設計驅動電路:LED功率為1W,LED的工作方式為每三個串聯組成一組,之后再并聯,形成LED的工作矩陣。

      電路的核心器件選用上海芯龍半導體公司生產的XL6005恒流驅動升壓變換器,該芯片的電路應用簡單,外部元器件比較少,故障點少,成本低。XL6005為升壓型驅動芯片,封裝形式為TO-252-5L ,引腳說明為VIN:電源電壓輸入;FB:調整端;EN:芯片使能端,控制芯片輸出,低電平有效。芯片的特點為5V-32V范圍的寬輸入電壓,輸出最高可升壓到42V,驅動功率為16W,開關頻率為180HZ,參考電壓可低至0.2V,可以有效的提高系統的效率,同時FB腳可實現PWM調光。

      電路如圖1所示。在此電路中,鑒于LED領域的系統需求,內部除了常規的限流電路,過溫度保護,開路保護外,還內置了專用LED的恒流,通過電阻RCS電阻測量LED電流,并實現電流模式控制。在正常工作情況,LED電流由0.22V 的PWM控制器內部參考電壓除以RCS電阻值所決定。即:I=0.22V/RCS,因為RCS 兩端的電壓降在正常工作條件下將一直保持在0.22V,過壓保護是芯片內置開路保護,保護電壓52V 左右,芯片外部通過電阻R1和DS2 測量輸出電壓并實現電壓模式控制,實現二次開路保護,一般過壓保護設置為比正常輸出電壓高20%。

      圖1XL6005實現的LED驅動電路

      在芯片正常工作的時候,恒流起作用;當恒流這一路出現問題,過壓保護鉗位輸出電壓,使LED不會承受較大功率而燒毀。此工作電路,電壓輸入范圍較廣,可以介于DC5V-DC32V之間。表1中的數據為實際測量的不同輸入電壓情況下的輸出的電流值及電壓值。

      表1實際測量電路的工作參數

      輸入電壓 輸出電壓 輸出電流

      6.5V 10.5V 1.25A

      7V 10.5V 1.25A

      7.5V 10.4V 1.24A

      8V 10.4V 1.24A

      8.5V 10.4V 1.24A

      理論上認為,輸出電流能達到I=0.22V/RCS=0.22/0.1375=1.6A,而從實驗證明實際輸出電流經測量基本在1.25A左右,并且,不會隨著輸入電壓的高低變化而引起輸出電流的變化,即恒流效果較好。考慮電路的熱效率,此時的散熱片面積要不小于50mm×50mm,來滿足溫度參數要求。

      結論

      隨著大功率LED的越來越廣泛的應用到各個領域,LED驅動電路的設計也越來越重要。從以上設計電路實驗得出,對于這種大功率LED工作的場所,采用恒流驅動電路來滿足LED的工作要求,既考慮了升降壓、隔離、恒流等問題,又考慮了過溫、過流保護及散熱等問題。本文重點探討了XL6005芯片應用電路,其電路簡單,既可以節約能源,又可以實現功能,是一種很實用的驅動電路。另外,在很多大功率LED的驅動中,驅動模塊并聯實現功率增大的方法也經常被采用,即在以上基本電路的基礎上,還可以加以擴展其功能:兩個或多個模塊并聯,這就能夠得到不同大小的恒定輸出電流。

      參考文獻

      [1]陳傳虞.LED驅動芯片工作原理與電路設計[M] . 北京:人民郵電出版社,2011

      [2]陳曉飛,鄒雪城,林雙喜. 數字調光PWM升壓LED驅動芯片設計[J] .半導體光電,2008,29(4):617-620.

      led驅動電路范文第2篇

      關鍵詞 LED光源;反激式;恒流電路;功率因數校正;連續導通模式

      中圖分類號TP3 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708(2016)161-0174-03

      LED即為發光二極管的縮寫,其英文全稱為Light Emitting Diode,它是在具備普通二極管性質的基礎上,具有發光特質的半導體組件。在其工作過程中,LED的核心為具有單向導電性能的PN結,當給予PN結正向電壓時,電能會被轉化為光能,這是由于電子會由N區移動至P區,當電子與多數載流子在P區進行復合是,便會以光的形式將多余的能量釋放出來。反之,當給予PN結負向電壓時,少數載流子難以與電子復合,空間電荷區變寬,則沒有多余的能量釋放,故不能發光。通常采用發光效率、發光強度、光通量、光強分布和波長等參數來表達LED的光學特性。

      基于LED的壽命長、效率高和節能環保等特點,目前已經被廣泛應用于城市照明中。結合LED的光通量與電流關系曲線,以及伏安特性曲線的分析,可以得出電流大小對其光照強度有決定性的影響,電流也對其光通量有必然的影響,所以恒定的電流條件才能獲得穩定光照強度。基于此,本文對電流的恒定性進行研究,設計了一種反激式電路,其輸出功率為120W,輸出電壓為33V~37V,該電路可以通過結合功率因數校正電路和反激式變換電路的方法來進行設計,采用串聯和并聯混合使用的方法,為120只功率為1W的LED照明燈提供電流輸入。最終,本文建立了一種反激式LED恒流驅動電路。

      1 LED恒流驅動電路組成

      本文結合功率因數校正電路和反激式變換電路的理念,設計了一種恒流驅動的LED電路。它主要有220V交流電壓為輸入,通過EMI濾波、整波濾波、升壓交變等部分組成,其中,交變電流通過EMI濾波及整流濾波后,繼而進入到校正電路中對功率進行校正,而后續的反激式變換電路則進行降壓交換處理,恒流控制則采用AP4310芯片為核心的電路進行,繼而抽樣調整,最終將穩定的恒流輸入到LED光照設備中。該電路體系中,通過過流、過壓以及過溫3種保護方式來進行電路保護。

      2 LED恒流驅動電路設計

      2.1 LED負載為混聯方式

      如圖1所示,LED負載排布為串聯和并聯混合使用的矩陣排布方式,對120只功率均為1W的LED燈組成。其中,串聯的LED上的電流基本一致,但由于數量較多,其輸出電壓則會較大;采用并聯方式連接是,其輸出電壓相對較低,但對驅動電流容量要求則相對高一些。

      式中,I1-L表示支路電流,I0為總輸出電流,L為LED的并聯列數,V0為輸出電壓,Vi為單個LED燈的正向電壓,H為單個并聯支路中串聯的LED燈個數,RP則表示其單個LED的電阻。

      2.2 LED恒流源輸入整流濾波電路設計

      如圖2所示為EMI濾波及整流濾波電路,其中R1-3為壓敏電阻器,主要用來電路中的過電壓,R4為熱敏電阻,用來調整電路接通瞬間的浪通電流。而兩級共軛濾波電路則由LP1-2和R5-6等部分組成,RY1-2接機。B1為整流橋,主要實現電壓的直流轉換。

      2.3 功率因數校正電路設計

      功率因素校正的主要有單級式和雙級式這兩種電路的結構[ 1 ]。在這篇文章里所采用的是雙極式的電路。這一功率校正電路的前級所采用的壓式變換器是以OB6563這一芯片組成的,由于功率因數的大大增加,使其能夠提供大概400V直流電壓以確保后級電路的工作。在連續導通CCM模式的控制之下,電路控制策略是由芯片的乘法器進行運算的。在這款高性能的PFC芯片,擁有著9.5V~28V的較為寬廣的工作范圍[2,3],而與大電壓范圍對應的缺失較小的工作電流。對于其組成部分,則包含了場效應模式下的管驅動邏輯電路、零電流的檢測(ZCD)處理電路以及針對總諧波分布進行優化的乘法器等,能夠對電流進行逐周期的限制,并且還能夠在電壓不夠時進行限制,在電壓過高時進行保護的功能。

      2.4 恒流控制電路設計

      如圖3所示為恒流控制的電路圖,圖中運放負反饋元件為C4~5、R6~7,Rt為熱敏電阻,R13~14為電阻,其與Q3形成過溫補償電路。由圖可知,其中AP4310芯片為核心組成部分之一,且該芯片擁有獨立的兩路開環誤差放大器[4,5]。在其工作過程中,通過運放1來進行電壓的操控,由R1 1等進行輸出電壓LED到芯片2腳的等分壓輸入處理,且保持其3腳處擁有2.5V的穩定電壓。對于其二極管D1的光耦,則由放大器1進行輸出,以進行LED電壓的反饋電路的構建。而電流操控則由運放2進行。對R3電阻進行電流取樣,并將其轉換的電壓輸送到芯片6腳,對于二極管D3的光耦則由放大器2進行輸出,以進行LED電流的反饋電路的構建,且在此過程中,反饋位置為如前所述反激式變換級,以對電流進行穩定處理。

      2.5 部分參數測試

      論文的試驗結果如圖4所示。圖中的(a)圖是功率因數乘法器輸入電壓取樣點電壓,電壓值保持在0.8V左右。如圖4(b)所示為針對功率因數乘法器的輸出電壓的取樣結果,約為2.4V。如圖4(c)所示為反激變換場效應條件下的管漏極電壓的波形圖。從圖中能夠發現,漏極電壓幅值峰的最高值大概是340V,并保持在5.5μs左右的導通時間。如圖4(d)所示為對于反激變換電路進行電流取樣后的電阻電壓的波形圖,其電壓的最大極值約為0.24V左右,當達到峰值時,立馬停止場效應管。如圖4(e)所示為輸出電流-電壓的曲線,當其電壓處于220V時,該曲線則可以對調整負載進行檢測獲得。【560】在負載在10Ω到24Ω變化時(之中間隔1Ω),單只LED管電流開始從0.290A慢慢降低到0.282A,電流變化量大概是0.08A,電流穩定程度大概是2.7%,電壓從35.2V提升到約36.8V后,開始變得恒定。圖中的(f)是LED恒定電流源輸出電壓紋波曲線,在圖上可以發現,紋波比較小,最高值大概是70mV。利用針對LED恒定電流源開始長時間運作通電檢測,結論表示運作穩定,可以達到驅動數只大功率LED的目的。

      3 結論

      本文通過理論分析,核心內容是構造了一種輸出功率是120W的反激式變換LED恒定電流驅動電路,它的輸出電壓范圍是33V~37V,可以在120只功率是1W的LED管運用10串聯12并聯混合聯接的模式構成的LED陣列中供給驅動電源。借助對它們功率因數校正電路、反激式變換電路、恒定電流操控電路采取試驗和性能檢測,可以發現它們的負載在10Ω到24Ω變換時,恒定電流效果更好,電流穩定程度為2.7%左右,輸出電壓紋波較低,僅僅是70mV左右,有效地展現了該反激式LED恒定電流驅動電路,實現了大功率LED驅動和穩定電流的作用。

      參考文獻

      [1]李環平.LED驅動電源的研究與設計[D].華南理工大學,2010.

      [2]李振森.單級PFC反激式LED驅動電源設計與研究[D].杭州電子科技大學,2010.

      [3]蔣匯.一種離線反激式的LED恒流驅動芯片設計[D].電子科技大學,2014.

      led驅動電路范文第3篇

      關鍵詞:RT8482;恒流驅動;TL431;PWM調光;DC—DC

      中圖分類號:TN911—34;TM910.2文獻標識碼:A文章編號:1004—373X(2012)18—0152—03

      引言

      與傳統照明中所普遍使用的白熾燈和熒光燈相比,LED照明具有發光效率高、節能環保、體積小、使用壽命長、亮度高等特點。目前,LED照明應用主要集中在兩個方面:一是中小功率應用場合,如夜燈、射燈、礦燈等;另一種就是通用與景觀照明、汽車照明、液晶顯示設備背光等大功率應用領域。

      在大功率LED照明應用中,驅動電路的性能在一定程度上決定系統的整體性能和壽命。根據LED的V—I特性,要求驅動電路的輸出具有恒流特性,輸出電壓可自動調整以適應負載的變化,同時驅動電路需要具有較高的效率,并且具備過壓保護、過流保護等措施[1—2]。基于上述要求,本文設計了一款基于RT8482芯片的大功率LED恒流驅動電路,其輸出電壓自適應,同時還具有過壓保護、過流保護等功能,可滿足很多大功率LED應用領域需求。

      led驅動電路范文第4篇

      【關鍵詞】LED照明驅動;智能調光;電路

      LED照明使用安全可靠,環保無污染,且維護相當方便,業界專家認為此項技術將成為未來照明的主流。LED屬于非線性器件,導通過后只需稍微改變一下電壓就能增加很多電流,所以微小的電壓反應也會極大的影響LED工作情況,如電流過大極易發熱損壞。LED驅動的最佳方式是采用恒流源驅動,這樣電流不會受到LED參數離散性、環境溫度、電壓的影響,確保電流一直處于恒定狀態,可以將LED的優良特性一一表現出來。驅動電路具備較高的功率、效率因數,將較小的諧波電流注入電網,可以有效減輕電網供電質量產生的影響,而且體積小、成本低、重量輕。LED照明中不可或缺的一部分就是智能化調光部分,它是LED照明驅動器發展的趨勢。

      一、LED燈結構特點

      LED燈主要由配光系統、散熱系統、驅動電源和機械、防護結構幾部分組成[1]。配光系統包括發光源(LED燈板)、均光罩(燈殼);散熱系統包括內外散熱器、導熱板等;驅動電源輸入的是市電交流電,包括線性恒流源和高頻恒流源;機械、防護結構包括散熱器、絕緣套、均光罩等。LED燈殼分為多頭組合式、分裂式和整體式等多種形式。

      二、LED照明的驅動要求、特性和調光方式

      理論上LED的照明光效為300lm/W,不過目前市場化水平僅達到了120lm/W,其導通電壓大約為3.0-4.3V,以PN結為核心,當LED上加載的電壓比導通電壓小時,LED上基本上不會有電流通過,導通LED之后,依據正向電壓指數變化規律,正向電流會產生相應的改變,即便是很小的電壓也會引發極大電流變化。如導通區電壓由80%的額定值變為100%,電流怎會發生相應的變化,從0%的額定值變為100%【2】。LED的相對光通量與正向電流IF之間的關系如圖1所示。如圖兩者之間是正比關系,對LED正向電流實施控制就能夠調整發光亮度。當LED以恒壓源進行驅動時,小電壓也能引發大電流變化,所以僅適用小功率范圍,而大功率、高要求狀況下均采用恒流驅動。LED的發光亮度會伴隨工作時間的長短而改變,工作時間長,亮度減弱,電流增加,光效減少,因此亮度和驅動電流為飽和關系。當電流達到70%-80%之后,會轉化成熱能,這是最適宜的驅動電流[3]。恒壓驅動及PWM調光時電流最大≤3倍最小電流,超過這個范圍會降低LED使用壽命。目前市場上LED單個功率多為

      三、LED照明的驅動電路設計

      LED屬于非線性器件,導通之后電壓細微變化就會增加較大的電流,影響LED器件工作質量,甚至引發發熱損壞,采用恒流源驅動是最佳驅動方式[6]。SMD802屬于PWM控制器,能夠組成固定開關頻率的恒流LED驅動電路。IC可直接450V直流電壓,電路簡單,極少的元器件,生產成本較低,可實現>90%的轉換率;能滿足不同負載要求,對于多個串聯大功率IED同樣適用;用戶可設定開關頻率,范圍25kHz-300kHz;適用模擬調光和PWM調光,內部設有過載保護、欠壓鎖存保護,確保工作溫度可是控制在40℃-80℃。

      1.工作原理

      圖2表示SMD802內部結構、元器件電路。電壓輸入之后可直接到達VIN端,主要的內部結構組成部分有:7.5V線性穩壓器、振蕩器、電壓比較器(2個)、250mV基準電壓、RS觸發器、消隱電路等組成;主要的外界元器件為:ROSC(確定振蕩器頻率)、采樣電阻RCS、續流二極管D1、開關管Q1、電感L1、穩壓器外接電容CDD等。如VDD電壓>VLO,輸出為高電平,通過對外部功率峰值電流進行限制實施工作。因外部電流采樣電阻串聯功率MOSFET源極,所以電壓消除電路會將信息反饋至CS腳,一旦CS腳電壓比設定的閾值電壓大,會自動結束GATE驅動信號,斷開功率管。通常內部設定峰值電流閾值電壓為250mV,軟啟動將電容(1個)連接在LD腳上,電壓會依據設定的期望速率上升,保證輸出電流逐漸上升。

      四、LED照明的智能調光應用方式

      大功率LED照明適宜采用電流If幅值不變(LED工作電流),僅僅改變If,對電流脈沖單位時間內寬度進行調整實現智能調光,不用改變光譜,不會產生白光偏色。一般采用以下方式[7]:

      1.頻率調制方式

      保持矩形脈沖電流寬度不變,僅僅將單位時間內LED上的矩形脈沖電流個數改變,促使平均電流發生較大范圍變化,實現大范圍的LED亮度調節。

      2.脈寬調制方式

      這是一種常見的LED亮度調節方式,把LED上的矩形脈沖電流寬度改變,促使平均電流發生較大范圍變化,實現大范圍的LED亮度調節。

      3.位角調制方式

      利用一串二進制序列脈沖,依照位值比例對每一位序列脈沖寬度進行延展,將單位時間內在LED上所占的位值延伸寬度進行改變,促使平均電流發生較大范圍變化,實現大范圍的LED亮度調節。

      圖4表示的是應用PWM信號進行LED亮度控制的電路。IC的EN端子可以實現開關變換器開/關運行,在此基礎上施加PWM信號,能實現LED以某種速率進行開/關,獲得調節LED亮度功能。利用A/D轉換器可以將Tr1的輸出信號轉化成數字信號,計算出LED平均電流ILED(avg)。計算公式為:

      五、總結

      大功率LED照明驅動及智能調光電路的設計需要注意以下問題:(1)電源的可靠性應高,需具備高功率因數,采用較高電源效率,可減小耗損功率,降低燈具溫升;(2)設置浪涌保護電路,由于LED抗浪涌能力較弱,電路設計時應格外注意;(3)電源應具備防水、防潮、符合電磁兼容要求、外殼耐高低溫能力強、使用壽命適配LED使用壽命等。希望通過本次研究,實現LED照明的廣泛應用,LED產業健康發展奠定基礎。

      參考文獻

      [1]楊光.LED燈的結構特點及應用[J].燈與照明, 2012. 36(3):27-32.

      [2]張波,曹豐文,汪義旺.LED路燈驅動級智能調光系統的研究與設計[J].照明工程學報,2011.22(4):71-75.

      [3]覃雪玲,何志毅,何寧.大功率LED效率特性分析與驅動方案設計[J].液晶與顯示,2012.27(3):371-377.

      [4]熊春宇,成寶芝.高效連續調光LED照明電路設計[J].大慶師范學院學報,2011.31(6):10-13.

      [5]邱云峰,尹杰,劉橋,王義.大功率LED高頻驅動電路設計[J].燈與照明,2010.34(3):24-27.

      [6]駱祖國,陳淵睿.高效LED照明驅動及智能調光電路設計[J].微處理機,2011(2):84-87.

      led驅動電路范文第5篇

      論文關鍵詞:LED,電源驅動,節能高效

       

      一、LED路燈的電源驅動原理

      近些年隨著大功率的LED發光技術的升級,大功率的白光LED進入了照明市場,越來越多的被應用于通用照明領域。因為LED本身具有高光效、壽命長、抗浪涌能力差等特點,以此LED路燈的電源控制和驅動系統就成為了保證其功能和高效的重要基礎。

      為了設計出更加安全可靠的電源驅動器,必須對其工作原理進行了解。下面就對LED路燈電源驅動器的基本工作原理進行簡要的介紹:主要的系統設計是處采用隔離變壓器、PEC控制電源開關,并保證輸出為恒定的電壓,完成對LED路燈的驅動。因為實際中LED的抗浪涌的能力較差,尤其是對反向電壓更為敏感。所以在電源控制中應當注意對這方面的保護效果的提高。同時,LED路燈主要的工作狀況是戶外,因此要增加對防浪涌的措施。因為對其供電的電網容易受到雷電的干擾,從而產生感應電流而涌入電網,從而導致對LED的破壞。所以電源的驅動也應當具備抑制浪涌的功能,達到保護LED的效果。此時采用的EMI濾波電路就起到了這種防止電網諧波串入的模塊,以此保護路燈的電路正常工作。

      二、LED路燈的電源驅動器的設計

      1、驅動器設計簡述

      針對LED路燈系統的電源控制器的設計需要考慮到其特地和基本要求才能達到目的。具體的情況如下:此系統中的每個路燈的功率在 100W以內;為了提高路燈的實用性,路燈的LED被分為若干小組,每組LED則是串聯驅動節能高效,組與組之間為隔離驅動,保證單組損壞而不影響整個LED的工作;為了提高路燈的安全性,輸入和輸出系統需要有電氣隔離;電源的公因數必須維持在較高的水平。

      在設計中為了滿足以上的基本需求,通常采用的是AC/DC恒壓電源和多路控制的DC/DC恒定流動驅動級聯的方式完成對多路的LED驅動。AC/DC部分采用的是反激形式拓撲,輸出的功率可以滿足LED的功率;DC/DC的部分采用國半德爾LED恒定電流芯片。其中在AC/DC部分所采用的反激式的電源所產生的損耗將影響電源的效率,其損耗主要有:一次場效應晶體管的損耗,主要是導通和開關損耗;二次側的整流二極管造成的功率損耗;高頻變壓的固有的鐵損、銅損、漏感損耗等,為了提高整個電源的高效率就應當對上面三種情況進行控制。

      2、控制形式和零電壓設計

      在提高效率的設計中,如采用ST所生產的L6562作為控制芯片,此芯片是一種較為經濟的功率因數校正控制元器件。反激方式電源工作是在不連續導電的模式下進行工作的,通過前端的濾波其進行自動調整實現高功率。為了減小場效應晶體管損耗,利用與芯片相適應的器件,這樣可以有效的降低在導通時出現的損耗,同時還可以利用準諧振的技術實現場效應晶體管的零電壓導通,完成對開關損耗的控制cssci期刊目錄。

      3、同步整流設計

      通常的反激式開關在利用中二次側的整流二級管也會形成較大的損耗,為了實現高效率可以利用具有低導通降壓的二極管來緩解著高損耗的問題,但是實踐中看,此種改進的效果并不明顯,同時一些設計中輸出的的電壓較高,而肖特基二極管的反向耐壓性能并不理想,所以其不能滿足高效率需求。

      實踐證明較好的方法是采用同步整流技術對功率進行調整,利用導通電阻較低的場效應晶體管代替整流二極管。同步整流方式可以分為外驅動和內驅動兩種,工作原理也可分為電壓型和電流型、諧振型驅動等。這些同步驅動的方式各自有其優勢和不足。其中一種較為實用的是電流同步的控制驅動方案,但是因為驅動中選擇了場效應晶體管門極驅動電壓鉗位在輸出電壓上,而門極穿電壓通常較低,因此要采用此種方法就要降低輸出電壓。

      所以可以采用混合型的同步整流方法,其工作的原理為在兩個變壓器上的兩個繞組為T3、T4,其中T3設計為二次繞組主要負責能量的傳遞,T4則為輔助繞組。在T4上的電壓隨著T3電壓的升高而升高,用于開啟同步整流用場效應管。此時的電流互感器中的兩個繞組也起到不同的作用,初級繞組是串聯在主電路中,是檢驗流經的場效應管的電流,當該繞組中的電流下降到0的時候節能高效,另一個繞組則將場效應管斷開。所以此種方案可以利用電壓信號來控制場效應晶體管的導通,電流信號澤爾負責其關閉,不僅僅提高了效率還可以穩定的工作,控制了無開通的情況。

      4、變壓器的高效率設計

      高頻率變壓器是隔離形式的電源中不可或缺的器件,在提升效率的方面也有著重要的作用。變壓的損耗主要來自銅損、鐵損、漏感損耗,此三者的損耗可以通過必要的手段進性損耗的控制,但是控制的措施不能完全達到綜合高效的目標效果。因此,新型的變壓器技術將高頻率供電系統進行了升級。此種變壓器的技術日趨成熟,主要特點是高度低,利用底部面積大的平面磁芯。此種變壓器采用的繞著是螺旋印制線構成。和以往的變壓器相比此種平面型的變壓效果更高,工作效率也得到了提升,且體積小、漏感小、導熱性好、一致性強等。雖然其距離應用還有一段時間,但是可以成為高端應用領域的替代產品。

      三、結束語

      LED路燈系統的高效率電源驅動器的設計,其首要的目的就是保證路燈的高頻率工況,同時防止供電系統中的干擾侵入到路燈系統中而造成損壞。其次,利用多種復合電路和晶體管來提高供電過程中的各種線路損耗,提高供電的效率,以此達到安全、高效的目的。

      參考文獻:

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      [3]陳發強.優化路燈電源設計節約用電[J].科技資訊,2007,(29)

      [4]金香.路燈電源控制系統的設計[J].節能,2009,(09)

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