LED路燈驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)

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1、LED路燈驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)摘?要：目前LED路燈驅(qū)動(dòng)電源存在著輸出功率低、轉(zhuǎn)換效率差、功率因數(shù)不高、抗浪涌能力差、輸出特性不穩(wěn)定及可靠性差等問(wèn)題，嚴(yán)重制約了LED路燈的推廣使用，本文針對(duì)以上問(wèn)題完成了LED路燈驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì)與優(yōu)化。首先根據(jù)用戶提出的技術(shù)指標(biāo)，提出了采用隔離變壓器、PFC控制實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源，輸出恒壓恒流的電壓的驅(qū)動(dòng)電源總體設(shè)計(jì)方案。在參數(shù)設(shè)計(jì)中，采用EMI濾波電路防止電網(wǎng)上的諧波干擾串入模塊；PWM控制電路采用電壓電流雙環(huán)控制；反饋網(wǎng)絡(luò)采用恒流恒壓器件TSM101和比較器，反饋信號(hào)通過(guò)光耦送給PFC器L6561。在此基礎(chǔ)上，研究了驅(qū)動(dòng)電源的熱分布和電磁兼容性問(wèn)題，并進(jìn)行了

2、優(yōu)化，提高了驅(qū)動(dòng)電源的可靠性。關(guān)鍵詞：LED；功率因素校正；驅(qū)動(dòng)電源；PWM1????????引言照明是人類消耗能源的一個(gè)重要方面，據(jù)研究統(tǒng)計(jì)，若使用固態(tài)LED光源代替?zhèn)鹘y(tǒng)的白熾燈和熒光燈照明，將節(jié)約全球照明能耗的50%以上，有助于緩解當(dāng)前越來(lái)越緊迫的能源和環(huán)境問(wèn)題。城市道路照明是重要的LED應(yīng)用領(lǐng)域，LED路燈照明裝置能否實(shí)際應(yīng)用推廣的關(guān)鍵因素之一是其驅(qū)動(dòng)電源的優(yōu)劣。LED路燈驅(qū)動(dòng)電源需要較高的輸出功率，工作環(huán)境較為復(fù)雜，要求有較高的電磁兼容性，且由于LED本身的壽命很長(zhǎng)，驅(qū)動(dòng)電源的可靠性也被要求與之匹配?，F(xiàn)階段，市場(chǎng)上的LED路燈驅(qū)動(dòng)電源大多無(wú)法滿足以上要求。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，設(shè)計(jì)

3、恒壓恒流驅(qū)動(dòng)電源，以滿足LED路燈的實(shí)際應(yīng)用條件。2????????工作原理本設(shè)計(jì)采用隔離變壓器、PFC控制實(shí)現(xiàn)的開關(guān)電源，輸出恒壓恒流的電壓，驅(qū)動(dòng)LED路燈。LED抗浪涌的能力是比較差的，特別是抗反向電壓能力。加強(qiáng)這方面的保護(hù)也很重要。LED路燈裝在戶外更要加強(qiáng)浪涌防護(hù)。由于電網(wǎng)負(fù)載的啟甩和雷擊的感應(yīng)，從電網(wǎng)系統(tǒng)會(huì)侵入各種浪涌，有些浪涌會(huì)導(dǎo)致LED的損壞。因此LED驅(qū)動(dòng)電源應(yīng)具有抑制浪涌侵入，保護(hù)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(guò)全橋整流后變成脈動(dòng)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/A

4、C電路將直流電轉(zhuǎn)換為高頻脈沖電壓在變壓器的次級(jí)輸出。變壓器輸出的高頻脈沖經(jīng)過(guò)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(shí)現(xiàn)對(duì)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(hào)通過(guò)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(dá)到0.98。驅(qū)動(dòng)電源的工作原理如圖1所示：3????????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(jì)方案選為隔離式。隔離式DC/DC變換形式又可進(jìn)一步細(xì)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

5、推挽式通常用于大功率輸出場(chǎng)合，其激勵(lì)電路復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)起來(lái)較困難；而正激式和反激式電路則簡(jiǎn)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(huì)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。單端反激式變換器具有使用元器件少、本身固有頻率比較高的特點(diǎn)，適合功率低于150W的應(yīng)用，該變換器是Boost-Buck變換器的變形，同時(shí)具有隔離和變壓的作用。在反激式拓?fù)渲?，由變壓器作為?chǔ)能元件。開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，變壓器儲(chǔ)存能量，負(fù)載電流由輸出濾波電容提供；開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，變壓器將儲(chǔ)存的能量傳送到負(fù)載和輸出濾波電容，以補(bǔ)償電容單獨(dú)提供負(fù)載電流時(shí)消

6、耗的能量。單端反激式變換器有兩種不同的工作模式，分別是連續(xù)工作模式(CCM)和斷續(xù)工作模式(DCM)。在CCM下，變壓器電流連續(xù)，電流峰值較小，輸出電壓紋波較小；但整流二極管強(qiáng)行關(guān)斷會(huì)引起較大損耗，并產(chǎn)生一定的電磁串?dāng)_，其適合于功率較大的場(chǎng)合。在DCM下，整流二極管自然關(guān)斷，其損耗較??；但變壓器電流斷續(xù)，電流峰值較大，輸出的紋波較大，其適合于功率較小的場(chǎng)合。本驅(qū)動(dòng)電源輸出功率較高，因此采用CCM模式。單端反激DC/DC變換器的變壓器承擔(dān)著儲(chǔ)能、變壓和傳遞能量等工作，是決定電路性能的關(guān)鍵元件。4????????恒流、恒壓原理本設(shè)計(jì)使用恒流恒壓控制器件TSM101調(diào)節(jié)輸出電壓和電流，使

7、之穩(wěn)定。通過(guò)TSM101的控制作用，保證了電源恒流(CC)和恒壓(CV)工作。隔離變壓器經(jīng)過(guò)雙二極管和電解電容器濾波的電壓，再經(jīng)電感和電容濾波后的輸出為電源模塊的輸出電壓，直接加在LED路燈上。兩個(gè)可調(diào)電阻器分別調(diào)節(jié)輸出電壓和電流的大小。采樣電阻分別對(duì)電源輸出的電壓和電流進(jìn)行采樣。TMS101的輸出TOUT通過(guò)光電耦合器、可控硅和三極管等電路送到L6561的引腳5，通過(guò)反饋電路實(shí)現(xiàn)恒流控制。輸出端的采樣電阻兩端的電壓信號(hào)送到比較器LM258，通過(guò)與預(yù)設(shè)電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)