LED路燈驅動(dòng)電源的設計

LED路燈是低電壓、大電流的驅動(dòng)器件，其發(fā)光的強度由流過(guò)LED的電流決定，電流過(guò)強會(huì )引起LED的衰減，電流過(guò)弱會(huì )影響LED的發(fā)光強度，因此LED的驅動(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)達到理想的發(fā)光強度。用市電驅動(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，還需有比較高的轉換效率，有較小的體積，能長(cháng)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(kāi)路保護等。本文設計的PFC開(kāi)關(guān)電源性能良好、可靠、經(jīng)濟實(shí)惠且效率高，在LED路燈使用過(guò)程中取得滿(mǎn)意的效果。

1 基本工作原理
采用隔離變壓器、PFC控制實(shí)現的開(kāi)關(guān)電源，輸出恒壓恒流的電壓，驅動(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。加強這方面的保護也很重要。LED路燈裝在戶(hù)外更要加強浪涌防護。由于電網(wǎng)負載的啟甩和雷擊的感應，從電網(wǎng)系統會(huì )侵入各種浪涌，有些浪涌會(huì )導致LED的損壞。因此LED驅動(dòng)電源應具有抑制浪涌侵入，保護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(kāi)關(guān)DC／AC電路將直流電轉換為高頻脈沖電壓在變壓器的次級輸出。變壓器輸出的高頻脈沖經(jīng)過(guò)高頻整流、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)現對輸出電壓的調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達到0．95。

2 DC／DC變換器
DC／DC變換器的類(lèi)型有多種，為了保證用電安全，本設計方案選為隔離式。隔離式DC／DC變換形式又可進(jìn)一步細分為正激式、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，其激勵電路復雜，實(shí)現起來(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輸入電壓有變化的情況，且本電源系統中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定不變。
反激式開(kāi)關(guān)電源主要應用于輸出功率為5～150 W的情況。這種電源結構是由Buck-Boost結構推演并加上隔離變壓器而得到，如圖2所示。在反激式拓撲中，由變壓器作為儲能元件。開(kāi)關(guān)管導通時(shí)，變壓器儲存能量，負載電流由輸出濾波電容提供；開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)，變壓器將儲存的能量傳送到負載和輸出濾波電容，以補償電容單獨提供負載電流時(shí)消耗的能量。