LED智能驅動(dòng)系統設計

　　led照明是全球節能的主流，而大功率LED照明更是今后世界的照明發(fā)光系統的主流趨勢。大功率LED具有亮度高、節能環(huán)保、安全性和穩定性高等特點(diǎn)，比傳統光源節電60%～70%.

　　傳統的聲光控延時(shí)控制器能很好地實(shí)現對燈的控制，在光線(xiàn)黑暗時(shí)或晚上來(lái)臨時(shí)，能有效地實(shí)現“人來(lái)燈亮，人去燈熄”，但由于其開(kāi)關(guān)用的是繼電器之類(lèi)的機械控制器，所以在人流量多的地方由于頻繁的開(kāi)關(guān)，較容易損壞。

　　根據市場(chǎng)上的現有的大功率LED射燈產(chǎn)品，設計了可應用于走廊、樓梯、教室等場(chǎng)所的智能照明系統。

　　該系統采用24V/3A開(kāi)關(guān)電源供電，下級可分布多路LED智能照明模塊（見(jiàn)圖1）?？刂破鞑捎肁T89C2051，恒流驅動(dòng)采用PT4115芯片。燈的亮滅及亮度通過(guò)調光方式實(shí)現和改變。

　　PT4115芯片的DIM端可用PWM調光實(shí)現輸出電流從0到100%調整，根據此特點(diǎn)，設計了集聲控、光控、時(shí)控于一體的智能調光模塊。其功能有：

　?。?）當有光（自然光）時(shí)，不管有沒(méi)有聲響，燈不亮。

　?。?）當無(wú)光（自然光）時(shí)，若有人經(jīng)過(guò)產(chǎn)生聲響，控制器先判斷時(shí)間段，若是在天色完全暗下來(lái)時(shí)（定義為第一時(shí)間段），則使LED發(fā)出100%亮度。其余時(shí)間段即天色還較亮，控制器可輸出50%占空比方波，使LED發(fā)出50%亮度即可，這樣可進(jìn)一步節省電能，提高用電效率。

　　1　基于PT4115的恒流驅動(dòng)

　　1.1　PT4115芯片介紹

　　PT4115是一款連續電感電流導通模式的降壓恒流源，用于驅動(dòng)一顆或多顆串聯(lián)LED.PT4115輸入電壓范圍為６V～30V，輸出電流可調，最大可達1.2A。根據不同的輸入電壓和外部器件，PT4115可以驅動(dòng)高達數十瓦的LED.PT4115內置功率開(kāi)關(guān)，采用高端電流采樣設置LED平均電流，并通過(guò)DIM引腳可以接受模擬調光和很寬范圍的PWM調光。當DIM的電壓低于0.3V時(shí)，功率開(kāi)關(guān)關(guān)斷，PT4115進(jìn)入極低工作電流的待機狀態(tài)。

　　1.2　LED射燈驅動(dòng)電路

　　VIN上電時(shí)，電感（L）和電流采樣電阻（RS）的初始電流為零，LED輸出電流也為零（見(jiàn)圖2）。這時(shí)候，內部功率開(kāi)關(guān)導通，SW的電位為低。電流通過(guò)電感（L）、電流采樣電阻（RS）、LED和內部功率開(kāi)關(guān)從VIN流到地，電流上升的斜率由VIN、電感（L）和LED壓降決定，在RS上產(chǎn)生一個(gè)壓差VCSN，當（VIN-VCSN）＞115mV時(shí)，內部功率開(kāi)關(guān)關(guān)斷，電流以另一個(gè)斜率流過(guò)電感（L）、電流采樣電阻（RS）、LED和肖特基二極管（D）；當（VIN-VCSN）＜85mV時(shí)，功率開(kāi)關(guān)重新打開(kāi)，這樣使得在LED上的平均電流為IOUT＝（0.085＋0.015）/2×RS＝0.1/RS.如果不使用調光功能，可使DIM引腳懸空，這時(shí)可輸出設定的最大電流。

　　2　基于TOP249Y的72W開(kāi)關(guān)電源適配器設計

　　2.1　變壓器設計

　　高頻變壓器設計應注意：

　　1）在高頻變壓器設計中，在最大輸出功率時(shí)，磁芯中的磁感應強度不應達到飽和，以免在大信號時(shí)產(chǎn)生失真。

　　2）在瞬變過(guò)程中，高頻鏈漏感和分布電容會(huì )引起浪涌電流和尖峰電壓及脈沖頂部振蕩，使損耗增加，嚴重時(shí)會(huì )造成開(kāi)關(guān)管損壞。同時(shí)，輸出繞組匝數多，層數多時(shí)，應考慮分布電容的影響，降低分布電容有利于抑制高頻信號對負載的干擾。對同一高頻變壓器同時(shí)減少分布電容和漏感是困難的，應根據不同的工作要求，保證合適的電容和電感。

　　2.2　開(kāi)關(guān)電源電路

　　圖3中C6為X型電容，濾除電網(wǎng)之間的串模干擾。L2為共模抑制器，可以濾除共模干擾，C1為輸入濾波電容。R11使用2MΩ的電阻值實(shí)現欠壓和過(guò)壓檢測，同時(shí)提供降低輸出電壓頻率紋波的電壓前饋。

　　TOP249Y在本電路中的直流電壓范圍為100～450V，一旦超出了該電壓范圍，TOP249Y將自動(dòng)關(guān)閉。電阻R10使用20.5K電阻值從外部將流限值設定為僅略高于低電壓工作時(shí)的滿(mǎn)載峰值電流，從而允許使用更小的變壓器磁芯，同時(shí)避免啟動(dòng)和輸出負載瞬態(tài)的磁芯飽和。VR1即瞬電壓抑制管，型號是P6KE200，電容C11與之并聯(lián)以降低齊納箝位的損耗。D1為阻斷二極管型號可選UF4006。目標鉗位電壓平均值約為180V.R4，R5，R6為輸出電壓的取樣電阻，取樣后與TL431的內部基準電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生誤差電壓，再通過(guò)PC817A光耦反饋到控制引腳C，進(jìn)而改變TOP249Y的輸出占空比，從而穩定輸出電壓。

　　3　基于A(yíng)T89C2051的智能控制器

　　基于A(yíng)T89C2051的智能控制器電路如圖4所示，其主要由傳感器單元、A/D轉換單元、控制器單元組成。AT89C2051芯片用于對來(lái)自聲控和光控傳感器檢測到的信號經(jīng)過(guò)整形以后的信號數據做處理，進(jìn)而控制LED驅動(dòng)器。該電路中AT89C2051的ｐ3.0和ｐ3.1端口用作輸入信號檢測，剩下的13個(gè)端口可選擇輸出控制。軟件流程圖如圖5所示。

　　4　結語(yǔ)

　　本文所設計的LED射燈智能驅動(dòng)系統，能有效地監控、檢測周?chē)h(huán)境的變化，及時(shí)關(guān)閉、開(kāi)啟燈源以及調光。該系統與傳統的聲光控延時(shí)開(kāi)關(guān)照明系統相比，不僅能大量節省電能，而且其特有的調光模塊使用電效率大大提高。該系統在工程上有較好的應用前景。