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          一種基于LED路燈的PFC開關(guān)電源驅(qū)動設(shè)計方案

          作者: 時間:2014-07-28 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

            0 引言

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/256150.htm

            路燈是低電壓、大電流的驅(qū)動器件,其發(fā)光的強度由流過的電流決定,電流過強會引起的衰減,電流過弱會影響LED的發(fā)光強度,因此LED的驅(qū)動需要提供恒流電源,以保證大功率LED使用的安全性,同時達到理想的發(fā)光強度。用市電驅(qū)動大功率LED需要解決降壓、隔離、(功率因素校正)和恒流問題,還需有比較高的轉(zhuǎn)換效率,有較小的體積,能長時間工作,易散熱,低成本,抗電磁干擾,和過溫、過流、短路、開路保護等。本方案設(shè)計的性能良好、可靠、經(jīng)濟實惠且效率高,在LED路燈使用過程中取得滿意的效果。

            1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

            采用隔離變壓器、控制實現(xiàn)的,輸出恒壓恒流的電壓,驅(qū)動LED路燈。電路的總體框圖如圖1所示。

            

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            LED抗浪涌的能力是比較差的,特別是抗反向電壓能力。加強這方面的保護也很重要。LED路燈裝在戶外更要加強浪涌防護。由于電網(wǎng)負載的啟甩和雷擊的感應(yīng),從電網(wǎng)系統(tǒng)會侵入各種浪涌,有些浪涌會導致LED的損壞。因此LED驅(qū)動電源應(yīng)具有抑制浪涌侵入,保護LED不被損壞的能力。EMI濾波電路主要防止電網(wǎng)上的諧波干擾串入模塊,影響控制電路的正常工作。

            三相交流電經(jīng)過全橋整流后變成脈動的直流在濾波電容和電感的作用下,輸出直流電壓。主開關(guān)DC/AC電路將直流電轉(zhuǎn)換為高頻脈沖電壓在變壓器的次級輸出。變壓器輸出的高頻脈沖經(jīng)過高頻整流、LC濾波和EMI濾波,輸出LED路燈需要的直流電源.

            PWM控制電路采用電壓電流雙環(huán)控制,以實現(xiàn)對輸出電壓的調(diào)整和輸出電流的限制。反饋網(wǎng)絡(luò)采用恒流恒壓器件TSM101和比較器,反饋信號通過光耦送給PFC器L6561.由于使用了PFC器件使模塊的功率因數(shù)達到0.95.

            2 DC/DC變換器

            DC/DC變換器的類型有多種,為了保證用電安全,本設(shè)計方案選為隔離式。隔離式DC/DC變換形式又可進一步細分為正激式、反激式、半橋式、全橋式和推挽式等。其中,半橋式、全橋式和推挽式通常用于大功率輸出場合,其激勵電路復雜,實現(xiàn)起來較困難;而正激式和反激式電路則簡單易行,但由于反激式比正激式更適應(yīng)輸入電壓有變化的情況,且本電源系統(tǒng)中PFC輸出電壓會發(fā)生較大的變化,故DC/DC變換采用反激方式,有利于確保輸出電壓穩(wěn)定不變。

            反激式主要應(yīng)用于輸出功率為5~150W的情況。這種電源結(jié)構(gòu)是由Buck-Boost結(jié)構(gòu)推演并加上隔離變壓器而得到,如圖2所示。在反激式拓撲中,由變壓器作為儲能元件。開關(guān)管導通時,變壓器儲存能量,負載電流由輸出濾波電容提供;開關(guān)管關(guān)斷時,變壓器將儲存的能量傳送到負載和輸出濾波電容,以補償電容單獨提供負載電流時消耗的能量。

            

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            圖中T1為高頻隔離變壓器,VQ1為CMOS功率三極管17N80C3,VD7和VD8是瞬變抑制二極管,VD6為快恢復二極管,VD5為雙二極管,C3、C4、C5和C6為電解電容器。Ubout是來自整流橋的脈動直流信號,GD是來自功率因數(shù)校正電路的控制信號。變壓器的引線l和2組成一個繞組,給PFC器件提供工作電源,引線11和12組成一個繞組,為恒流恒壓器件和比較器提供工作電源。

            3 反饋網(wǎng)絡(luò)電路

            3.1恒流恒壓電路

            本設(shè)計使用恒流恒壓控制器件TSM101調(diào)節(jié)輸出電壓和電流,使之穩(wěn)定。電路如圖3所示。通過TSM101的控制作用,保證了電源恒流(CC)和恒壓(CV)工作。圖3中,Uout+和Uout-是隔離變壓器經(jīng)過雙二極管和電解電容器濾波的電壓,再經(jīng)電感L4和電容濾波后的輸出為Uout+和Uout-,為本電源模塊的輸出電壓,直接加在LED路燈上??烧{(diào)電阻器RV1和RV2分別調(diào)節(jié)輸出電壓和電流的大小。R10和R11為22mΩ的電阻,分別對電源輸出的電壓和電流采樣。TMS101的輸出TOUT通過光電耦合器、可控硅和三極管等電路送到L6561的引腳5,通過反饋電路實現(xiàn)恒流控制。器件引腳8接輔助電源,引腳4接變壓器T1副邊地。

            

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