LED照明用恒流電源的實現(xiàn)

選用小功率功率因數(shù)校正芯片MC33260，它工作在電流臨界模式。MC33260應(yīng)用簡單可靠。通過電流檢測和電壓反饋，通過PI調(diào)節(jié)來保持電壓恒定。通過對開關(guān)管的PWM控制來得到所需要電壓?？?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/實現(xiàn)">實現(xiàn)0.998的功率因數(shù)校正和輸出穩(wěn)定直流電壓的功能。

圖4 功率因數(shù)校正模塊

5 自動調(diào)光電路設(shè)計，開機(jī)沖擊電路與EMI抑制電路設(shè)計

自動調(diào)壓電路采用光敏電阻作為感光元件，利用比較強(qiáng)將光的強(qiáng)弱轉(zhuǎn)換為高低電平信號，使用單片機(jī)內(nèi)置的ADC將這個電壓信號采回單片機(jī)，當(dāng)光照強(qiáng)度較高時，單片機(jī)控制切換為恒流模式，設(shè)置的負(fù)載電流值為100mA，使LED的亮度隨光照強(qiáng)度的增大而減少。

開機(jī)沖擊電路采用熱敏電阻串聯(lián)在電源輸入端，溫度較低時電阻很大，隨著電阻發(fā)熱溫度升高，電阻逐漸變小，達(dá)到抑制開關(guān)沖擊電流過大的目的。

EMI抑制電路是利用電感和電容的特性，使平率為50Hz左右的交流電可以順利通過濾波器，但高于50Hz以上的高頻干擾雜波被濾波器濾除，這就使開關(guān)電源產(chǎn)生的高頻諧波被濾掉而不會污染電網(wǎng)。

圖5 開機(jī)沖擊電流和EMI抑制模塊

三、理論分析與計算

1 恒流控制方法和參數(shù)計算

將一個電阻值較小的采樣電阻串聯(lián)在LED負(fù)載與低之間，設(shè)流過LED的電流為I，則采樣電阻兩端的電壓：

其中R0為采樣電阻的電阻值，取R0=Ω。一級跟隨之后電壓不變，后為一級同相放大電路，放大倍數(shù)為：

后為一級跟隨，電壓不變，因此返回PWM控制芯片的電壓為：

單片機(jī)通過DAC給PWM控制芯片一個參考的基準(zhǔn)電壓UREF，經(jīng)過PWM控制芯片的調(diào)節(jié)占空比來調(diào)節(jié)副邊繞組的電壓進(jìn)而實現(xiàn)調(diào)節(jié)負(fù)載電流。經(jīng)過閉環(huán)負(fù)反饋的調(diào)節(jié)作用，使U0=UREF，此時流過負(fù)載的電流值為：

只要時單片機(jī)DAC模塊的輸出電壓根據(jù)上面的式子調(diào)整，就會使負(fù)載工作在某一個需要的恒定電流值上。

2 隔離變壓器的設(shè)計計算

功率因數(shù)校正電路輸出的電壓為55V，要求負(fù)載為10只串聯(lián)的LED燈，實測正常工作時的電壓為34V左右，可得變壓器的變比約為：

由于PWM控制芯片輸出占空比范圍為0%~50%，因此實際取原邊45匝，副邊56匝，變比為1.24。

3 提高效率的方法

選擇合適的主回路拓?fù)?，使用盡可能少的元器件，降低開關(guān)頻率;主電路選擇導(dǎo)通損耗小的開關(guān)器件;測量及控制電路在設(shè)計時盡可能使用工作電壓低的元器件;控制電路盡可能使用數(shù)字方法實現(xiàn)等都可以有效地提高系統(tǒng)的效率。

4 濾波參數(shù)計算

反激式電壓變換器需要輸出的為直流量，因此盡量應(yīng)濾掉所有諧波，使用 LC 無源低通濾波電路即可滿足要求，反激式變換器的開關(guān)頻率為32kHz，設(shè)計濾波器的截止頻率應(yīng)低于32KHz，即：

由于該系統(tǒng)為恒流系統(tǒng)，應(yīng)取較大的L 值，并適當(dāng)減小C 的值，據(jù)此設(shè)定L、C 值。選用470μF 的電解電容，根據(jù)計算得出電感值約為0.78mH，采用自制的工字型濾波電感。

四、測試方案與測試結(jié)果

1 測試儀器與設(shè)備

(1)工頻變壓器

(2)四位半數(shù)字萬用表DT9203

(3)安捷倫示波器DSO5012A