LED路灯驱动电源.doc

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1、LED路灯驱动电源的设计LED路灯是低电压、大电流的驱动器件,其发光的强度由流过LED的电流决定,电流过强会引起LED的衰减,电流过弱会影响LED的发光强度,因此LED的驱动需要提供恒流电源,以保证大功率LED使用的安全性,同时达到理想的发光强度。用市电驱动大功率LED需要解决降压、隔离、PFC(功率因素校正)和恒流问题,还需有比较高的转换效率,有较小的体积,能长时间工作,易散热,低成本,抗电磁干扰,和过温、过流、短路、开路保护等。本文设计的PFC开关电源性能良好、可靠、经济实惠且效率高,在LED路灯使用过程中取

2、得满意的效果。　　1基本工作原理　　采用隔离变压器、PFC控制实现的开关电源,输出恒压恒流的电压,驱动LED路灯。电路的总体框图如图1所示。　　LED抗浪涌的能力是比较差的,特别是抗反向电压能力。加强这方面的保护也很重要。LED路灯装在户外更要加强浪涌防护。由于电网负载的启甩和雷击的感应,从电网系统会侵入各种浪涌,有些浪涌会导致LED的损坏。因此LED驱动电源应具有抑制浪涌侵入,保护LED不被损坏的能力。EMI滤波电路主要防止电网上的谐波干扰串入模块,影响控制电路的正常工作。　　三相交流电经过全桥整流后变成脉动的

3、直流在滤波电容和电感的作用下,输出直流电压。主开关DC/AC电路将直流电转换为高频脉冲电压在变压器的次级输出。变压器输出的高频脉冲经过高频整流、LC滤波和EMI滤波,输出LED路灯需要的直流电源。　PWM控制电路采用电压电流双环控制,以实现对输出电压的调整和输出电流的限制。反馈网络采用恒流恒压器件TSM101和比较器,反馈信号通过光耦送给PFC器L6561。由于使用了PFC器件使模块的功率因数达到0.95。　　2DC/DC变换器　　DC/DC变换器的类型有多种,为了保证用电安全,本设计方案选为隔离式。隔离式DC/

4、DC变换形式又可进一步细分为正激式、反激式、半桥式、全桥式和推挽式等。其中,半桥式、全桥式和推挽式通常用于大功率输出场合,其激励电路复杂,实现起来较困难;而正激式和反激式电路则简单易行,但由于反激式比正激式更适应输入电压有变化的情况,且本电源系统中PFC输出电压会发生较大的变化,故DC/DC变　　换采用反激方式,有利于确保输出电压稳定不变。　　反激式开关电源主要应用于输出功率为5～150W的情况。这种电源结构是由Buck-Boost结构推演并加上隔离变压器而得到,如图2所示。在反激式拓扑中,由变压器作为储能元件。

5、开关管导通时,变压器储存能量,负载电流由输出滤波电容提供;开关管关断时,变压器将储存的能量传送到负载和输出滤波电容,以补偿电容单独提供负载电流时消耗的能量。　　图中T1为高频隔离变压器,VQ1为CMOS功率三极管17N80C3,VD7和VD8是瞬变抑制二极管,VD6为快恢复二极管,VD5为双二极管,C3、C4、C5和C6为电解电容器。Ubout是来自整流桥的脉动直流信号,GD是来自功率因数校正电路的控制信号。变压器的引线l和2组成一个绕组,给PFC器件提供工作电源,引线11和12组成一个绕组,为恒流恒压器件和比较

6、器提供工作电源。　　3反馈网络电路　　3.1恒流恒压电路　　本设计使用恒流恒压控制器件TSM101调节输出电压和电流,使之稳定。电路如图3所示。通过TSM101的控制作用,保证了电源恒流(CC)和恒压(CV)工作。图3中,Uout+和Uout-是隔离变压器经过双二极管和电解电容器滤波的电压,再经电感L4和电容滤波后的输出为Uout+和Uout-,为本电源模块的输出电压,直接加在LED路灯上。可调电阻器RV1和RV2分别调节输出电压和电流的大小。R10和R11为22mΩ的电阻,分别对电源输出的电压和电流采样。TMS

7、101的输出TOUT通过光电耦合器、可控硅和三极管等电路送到L6561的引脚5,通过反馈电路实现恒流控制。器件引脚8接辅助电源,引脚4接变压器T1副边地。　　3.2比较器电路　　采用比较器LM258,电路如图4所示。　　输出端的采样电阻两端的电压信号VR+和VR-送到比较器LM258,通过与预设电压进行比较,产生电压反馈信号DOUT。VF为变压器T1副边绕组产生的辅助电源。　　4PFC电路　　本设计采用最常见的有源功率因数校正的控制器件L6561。PFC电路工作原理如图5所示。　　L6561的引脚8为电源输入端,

8、由变压器T1的副边绕组提供;引脚7为驱动信号输出引脚,直接驱动MOS管VQ1;引脚6为参考地,该引脚和主回路的地连在一起;引脚5为过零检测引脚,用于确定何时导通MOS管。变压器T1的引脚1和引脚2组成的绕组,通过电阻将电感电流过零信号传输至该器件的引脚5,同时比较器LM258产生的信号DOUT通过光耦、三极管、可控硅等传输至器件的引脚5,以检测输出电流。引脚4为MOS管电