大功率LED恒流驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)
摘要:為了驅(qū)動(dòng)高功率LED,設(shè)計(jì)了一種基于隔離反激式原理的恒流驅(qū)動(dòng)開關(guān)電源。該設(shè)計(jì)主要包括反激式開關(guān)電源電路的設(shè)計(jì)、開關(guān)電源變壓器的選擇和設(shè)計(jì)、功率因數(shù)校正電路的設(shè)計(jì)以及相關(guān)的各種保護(hù)電路的設(shè)計(jì)。綜合考慮EMI和散熱問題,對該電源進(jìn)行了恰當(dāng)?shù)腜CB設(shè)計(jì)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(shù)測試實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該電源功率輸出穩(wěn)定,輸出電壓為41.8 V,電流為338 mA功率因數(shù)為0.86,并成功點(diǎn)亮了12個(gè)1 W的大功率LED。該設(shè)計(jì)對大功率LED的應(yīng)用具有一定的參考價(jià)值。
關(guān)鍵詞:大功率LED;恒流驅(qū)動(dòng)電源;開關(guān)電源;功率因數(shù)校正
0 引言
LED(Light Emitting Diode)是一種注入型電致發(fā)光半導(dǎo)體器件,作為21世紀(jì)最新發(fā)展的環(huán)保型光源,有著發(fā)光效率高、發(fā)光單色性好、壽命長、節(jié)能環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn),因此被譽(yù)為“第四代光源”,隨著大功率LED的研究和發(fā)展,發(fā)光效率超過100 lm/W的功率型LED已經(jīng)在照明行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用,隨著技術(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(yán)重的問題,一般LED具有很長的壽命,利用LED設(shè)計(jì)的照明產(chǎn)品,其整體壽命取決于這個(gè)設(shè)計(jì)中壽命最短的部分,而一個(gè)LED燈壽命最短的就是驅(qū)動(dòng)電源,因此驅(qū)動(dòng)電源的好壞影響了LED燈具的應(yīng)用。
LED的驅(qū)動(dòng)電源大多采用開關(guān)電源,比如正激式隔離開關(guān)電源、反激式隔離開關(guān)電源、推挽式開關(guān)電源、橋式和半橋式開關(guān)電源等。本文采用的是反激式隔離開關(guān)電源,通過合理的元件選擇、電路設(shè)計(jì)、補(bǔ)償電路設(shè)計(jì),探索提高效率和合理的LED驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì)方法。
1 驅(qū)動(dòng)電源的電路設(shè)計(jì)
該驅(qū)動(dòng)電源采用反激式隔離開關(guān)電源設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)350 mA的恒流輸出,可以驅(qū)動(dòng)12個(gè)1 W的大功率LED。電路整體設(shè)計(jì)如圖1所示,整個(gè)電路的工作原理及工作過程是當(dāng)110~265 V的交流電輸入電路之后經(jīng)過保險(xiǎn)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(fù)溫度效應(yīng)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(dāng)電源還沒有通電時(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(dāng)電路正常工作后,熱敏電阻由于有電流通過而發(fā)熱,導(dǎo)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)過整流橋?yàn)V波之后再經(jīng)過CBB電容C1濾波,然后經(jīng)過功率因數(shù)校正電路,使功率因數(shù)提高到0.85~0.90之間。之后電流經(jīng)過初級(jí)繞組、開關(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。通過控制主回路的電流實(shí)現(xiàn)恒流控制,具體的方法是通過采樣電阻將輸入端的電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào),反饋到PWM控制芯片的3號(hào)引腳調(diào)整芯片輸出脈沖的占空比來實(shí)現(xiàn)。在主回路上,由于開關(guān)管在斷開的瞬
間初級(jí)繞組的能量無法瞬間釋放而產(chǎn)生很大的尖峰電壓,如果這部分電壓無法釋放將會(huì)造成開關(guān)管“打火”而燒毀,所以在初級(jí)繞組的兩端還要設(shè)計(jì)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(dāng)開關(guān)管斷開的時(shí)候,二極管D4導(dǎo)通,初級(jí)繞組和這部分電路形成了回路,從而實(shí)現(xiàn)尖峰電壓的吸收。
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