大功率LED恒流驅動(dòng)電源設計

摘要：為了驅動(dòng)高功率LED，設計了一種基于隔離反激式原理的恒流驅動(dòng)開(kāi)關(guān)電源。該設計主要包括反激式開(kāi)關(guān)電源電路的設計、開(kāi)關(guān)電源變壓器的選擇和設計、功率因數校正電路的設計以及相關(guān)的各種保護電路的設計。綜合考慮EMI和散熱問(wèn)題，對該電源進(jìn)行了恰當的PCB設計并完成了實(shí)物制作，對該電源進(jìn)行了輸出測試和功率因數測試實(shí)驗，實(shí)驗結果表明該電源功率輸出穩定，輸出電壓為41．8 V，電流為338 mA功率因數為0．86，并成功點(diǎn)亮了12個(gè)1 W的大功率LED。該設計對大功率LED的應用具有一定的參考價(jià)值。
關(guān)鍵詞：大功率LED；恒流驅動(dòng)電源；開(kāi)關(guān)電源；功率因數校正

0 引言
LED(Light Emitting Diode)是一種注入型電致發(fā)光半導體器件，作為21世紀最新發(fā)展的環(huán)保型光源，有著(zhù)發(fā)光效率高、發(fā)光單色性好、壽命長(cháng)、節能環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此被譽(yù)為“第四代光源”，隨著(zhù)大功率LED的研究和發(fā)展，發(fā)光效率超過(guò)100 lm／W的功率型LED已經(jīng)在照明行業(yè)得到了廣泛的應用，隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，大功率LED的特性將日趨完善，但是也存在不少的缺點(diǎn)，其中燈具壽命與LED壽命的不匹配是一個(gè)較為嚴重的問(wèn)題，一般LED具有很長(cháng)的壽命，利用LED設計的照明產(chǎn)品，其整體壽命取決于這個(gè)設計中壽命最短的部分，而一個(gè)LED燈壽命最短的就是驅動(dòng)電源，因此驅動(dòng)電源的好壞影響了LED燈具的應用。
LED的驅動(dòng)電源大多采用開(kāi)關(guān)電源，比如正激式隔離開(kāi)關(guān)電源、反激式隔離開(kāi)關(guān)電源、推挽式開(kāi)關(guān)電源、橋式和半橋式開(kāi)關(guān)電源等。本文采用的是反激式隔離開(kāi)關(guān)電源，通過(guò)合理的元件選擇、電路設計、補償電路設計，探索提高效率和合理的LED驅動(dòng)電源的設計方法。

1 驅動(dòng)電源的電路設計
該驅動(dòng)電源采用反激式隔離開(kāi)關(guān)電源設計，實(shí)現350 mA的恒流輸出，可以驅動(dòng)12個(gè)1 W的大功率LED。電路整體設計如圖1所示，整個(gè)電路的工作原理及工作過(guò)程是當110～265 V的交流電輸入電路之后經(jīng)過(guò)保險絲F1和EMI濾波電路之后整流，其中的EMI電路由一個(gè)共模電感T1和兩個(gè)X2型電容CX1和CX2組成。在輸入端還有一個(gè)負溫度效應的熱敏電阻RT1，這是為了防止浪涌電流對后面的器件造成損害，當電源還沒(méi)有通電時(shí)，熱敏電阻的阻值很大，所以可以起到限制浪涌電流的作用；當電路正常工作后，熱敏電阻由于有電流通過(guò)而發(fā)熱，導致電阻會(huì )變得很小，所以正常工作后，熱敏電阻的功率損耗是很小的。

電流經(jīng)過(guò)整流橋濾波之后再經(jīng)過(guò)CBB電容C1濾波，然后經(jīng)過(guò)功率因數校正電路，使功率因數提高到0．85～0．90之間。之后電流經(jīng)過(guò)初級繞組、開(kāi)關(guān)管Q1和采樣電阻R6和R7到地，這就是電源輸入端的主回路。通過(guò)控制主回路的電流實(shí)現恒流控制，具體的方法是通過(guò)采樣電阻將輸入端的電流信號轉化為電壓信號，反饋到PWM控制芯片的3號引腳調整芯片輸出脈沖的占空比來(lái)實(shí)現。在主回路上，由于開(kāi)關(guān)管在斷開(kāi)的瞬
間初級繞組的能量無(wú)法瞬間釋放而產(chǎn)生很大的尖峰電壓，如果這部分電壓無(wú)法釋放將會(huì )造成開(kāi)關(guān)管“打火”而燒毀，所以在初級繞組的兩端還要設計尖峰電壓吸收回路，這部分電路由肖特基二極管D4、電阻R4，R5和高壓瓷片電容C3組成。當開(kāi)關(guān)管斷開(kāi)的時(shí)候，二極管D4導通，初級繞組和這部分電路形成了回路，從而實(shí)現尖峰電壓的吸收。