大熱的LED驅動(dòng)設計，簡(jiǎn)化系統，輕松實(shí)現

[摘要]

本項目是基于PFC理論、電流環(huán)控制理論來(lái)實(shí)現一個(gè)帶PFC功能的專(zhuān)用數字LED驅動(dòng)，使用FPGA進(jìn)行控制，可以得到高的可靠性、傳輸簡(jiǎn)單性能指標良好、控制方式先進(jìn)和外圍元件很少等優(yōu)點(diǎn)。為固態(tài)照明LED領(lǐng)域提供更可靠經(jīng)濟實(shí)用的照明驅動(dòng)。

一、設計目標

隨著(zhù)節能的概念日益深入人心，作為固態(tài)照明的的新型發(fā)光材料LED取得長(cháng)足的進(jìn)步。在歐洲，他們專(zhuān)門(mén)制訂了COST五年行動(dòng)計劃，它提出新型光源要符合三個(gè)條件：高效、節能：不使用有害于環(huán)境的材料；模擬自然光，其顯色指數接近100。美國有專(zhuān)家提出，半導體已在電子學(xué)方面完成了一場(chǎng)革命，第二場(chǎng)革命將在照明領(lǐng)域進(jìn)行，到2020年左右。固體光源的發(fā)光效率將達到2001m／w，能符合COST計劃提出的對新光源的要求，這樣，在國際上掀起了LED照明的熱潮。LED的最大潛在應用是普通照明。隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，高亮度自光LED正一步步進(jìn)軍潛力巨大的燈光照明市場(chǎng)。

對于大功率電壓管理，為了防止加在負載上的電壓和電流波形之間存在相位差導致的結果之一是供電效率降低，即產(chǎn)生所要求的電力需要輸入更大的電力；導致的另外一個(gè)結果而且是更嚴重的后果，那就是電壓和電流的波形差產(chǎn)生過(guò)多的高次諧波。大量的高次諧波反饋到主輸入線(xiàn)（電網(wǎng)），造成電網(wǎng)被高次諧波污染成為惡性事故的隱患。同時(shí)，這種高次諧波也會(huì )擾亂控制系統里的敏感低壓電路。在歐洲有專(zhuān)門(mén)的標準要求電源管理必須有PFC（Power factor correct）來(lái)提高電源的質(zhì)量。

同時(shí)作為排名2007年最值得期待的十大熱門(mén)半導體技術(shù)第二的數字電源無(wú)疑也是現在的熱門(mén)技術(shù)之一，由于數字電源具有更高的可靠性，外圍元件少，利于控制等優(yōu)點(diǎn)，數字電源越來(lái)越受到電源管理界的注意。

基于以上三個(gè)原因，我們提出了基于FPGA調光的帶PFC功能的專(zhuān)用數字LED驅動(dòng)這個(gè)項目。它將適用于路燈、景觀(guān)以及家庭和工業(yè)照明，有廣闊的應用前景。

二、設計思路

當電壓通過(guò)整流橋后，由H2模塊對輸入電壓波形進(jìn)行采樣；用一個(gè)Windowed ADC對輸入電流進(jìn)行采樣，然后進(jìn)行處理，使輸入電流跟隨輸入電壓的波形，這樣就達到了電流跟隨電壓波形的目的，從而實(shí)現PFC校正的功能。由于對LED的驅動(dòng)需要恒流，在反饋端，H1通過(guò)對電壓的取樣，達到了恒定輸出電流的目的，從而實(shí)現了LED恒流的專(zhuān)用驅動(dòng)。

在框圖中，電流環(huán)路和電壓環(huán)路由FPGA進(jìn)行控制，這樣會(huì )達到一個(gè)很好的控制方式。

圖 1 整體系統框圖