LED燈具智能驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計方案

LED照明是全球節(jié)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(tǒng)的主流趨勢。大功率LED具有亮度高、節(jié)能環(huán)保、安全性和穩(wěn)定性高等特點(diǎn)，比傳統(tǒng)光源節(jié)電60% ~ 70%.

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

根據(jù)市場上的現(xiàn)有的大功率LED射燈產(chǎn)品，設(shè)計了可應(yīng)用于走廊、樓梯、教室等場所的智能照明系統(tǒng)。

該系統(tǒng)采用24 V /3 A 開關(guān)電源供電，下級可分布多路LED智能照明模塊（見圖1）。控制器采用AT89C2051，恒流驅(qū)動采用PT4115芯片。燈的亮滅及亮度通過調(diào)光方式實(shí)現(xiàn)和改變。

PT4115芯片的DIM 端可用PWM 調(diào)光實(shí)現(xiàn)輸出電流從0到100%調(diào)整，根據(jù)此特點(diǎn)，設(shè)計了集聲控、光控、時控于一體的智能調(diào)光模塊。其功能有：

（1） 當(dāng)有光（自然光） 時，不管有沒有聲響，燈不亮。

（2）當(dāng)無光（自然光）時，若有人經(jīng)過產(chǎn)生聲響，控制器先判斷時間段，若是在天色完全暗下來時（定義為第一時間段），則使LED 發(fā)出100% 亮度。其余時間段即天色還較亮，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(jié)省電能，提高用電效率。

圖1 LED智能驅(qū)動系統(tǒng)框圖

1 基于PT4115的恒流驅(qū)動

1. 1 PT4115芯片介紹

PT4115 是一款連續(xù)電感電流導(dǎo)通模式的降壓恒流源，用于驅(qū)動一顆或多顆串聯(lián)LED.PT4115 輸入電壓范圍為6 V ~ 30 V， 輸出電流可調(diào)，最大可達(dá)1. 2A.根據(jù)不同的輸入電壓和外部器件，PT4115 可以驅(qū)動高達(dá)數(shù)十瓦的LED.PT4115 內(nèi)置功率開關(guān)，采用高端電流采樣設(shè)置LED 平均電流，并通過D IM 引腳可以接受模擬調(diào)光和很寬范圍的PWM 調(diào)光。當(dāng)D IM的電壓低于0. 3 V 時，功率開關(guān)關(guān)斷，PT4115進(jìn)入極低工作電流的待機(jī)狀態(tài)。

1. 2 LED射燈驅(qū)動電路

V IN 上電時，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（見圖2 ）。這時候，內(nèi)部功率開關(guān)導(dǎo)通，SW 的電位為低。電流通過電感（L ）、電流采樣電阻（ RS ）、LED 和內(nèi)部功率開關(guān)從V IN 流到地，電流上升的斜率由V IN、電感（L ） 和LED 壓降決定，在RS 上產(chǎn)生一個壓差VCSN， 當(dāng)（V IN-VCSN ） 》 115 mV 時，內(nèi)部功率開關(guān)關(guān)斷，電流以另一個斜率流過電感（ L ）、電流采樣電阻（R S ）、LED和肖特基二極管（ D ）； 當(dāng)（ V IN-VCSN ） 《 85mV時，功率開關(guān)重新打開，這樣使得在LED 上的平均電流為IOUT = （ 0. 085+ 0. 015） /2 ？RS = 0. 1 /R S.如果不使用調(diào)光功能，可使DIM 引腳懸空，這時可輸出設(shè)定的最大電流。

圖2 LED射燈驅(qū)動電路

2 基于Top249Y的72W 開關(guān)電源適配器設(shè)計

2. 1 變壓器設(shè)計

高頻變壓器設(shè)計應(yīng)注意： 1）在高頻變壓器設(shè)計中，在最大輸出功率時，磁芯中的磁感應(yīng)強(qiáng)度不應(yīng)達(dá)到飽和，以免在大信號時產(chǎn)生失真。2） 在瞬變過程中，高頻鏈漏感和分布電容會引起浪涌電流和尖峰電壓及脈沖頂部振蕩，使損耗增加，嚴(yán)重時會造成開關(guān)管損壞。同時，輸出繞組匝數(shù)多，層數(shù)多時，應(yīng)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(fù)載的干擾。對同一高頻變壓器同時減少分布電容和漏感是困難的，應(yīng)根據(jù)不同的工作要求，保證合適的電容和電感。