大功率LED恒流驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)

摘要：為了驅(qū)動(dòng)高功率LED，設(shè)計(jì)了一種基于隔離反激式原理的恒流驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)電源。該設(shè)計(jì)主要包括反激式開(kāi)關(guān)電源電路的設(shè)計(jì)、開(kāi)關(guān)電源變壓器的選擇和設(shè)計(jì)、功率因數(shù)校正電路的設(shè)計(jì)以及相關(guān)的各種保護(hù)電路的設(shè)計(jì)。綜合考慮EMI和散熱問(wèn)題，對(duì)該電源進(jìn)行了恰當(dāng)?shù)腜CB設(shè)計(jì)并完成了實(shí)物制作，對(duì)該電源進(jìn)行了輸出測(cè)試和功率因數(shù)測(cè)試實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該電源功率輸出穩(wěn)定，輸出電壓為41．8 V，電流為338 mA功率因數(shù)為0．86，并成功點(diǎn)亮了12個(gè)1 W的大功率LED。該設(shè)計(jì)對(duì)大功率LED的應(yīng)用具有一定的參考價(jià)值。
關(guān)鍵詞：大功率LED；恒流驅(qū)動(dòng)電源；開(kāi)關(guān)電源；功率因數(shù)校正

0 引言
LED(Light Emitting Diode)是一種注入型電致發(fā)光半導(dǎo)體器件，作為21世紀(jì)最新發(fā)展的環(huán)保型光源，有著發(fā)光效率高、發(fā)光單色性好、壽命長(zhǎng)、節(jié)能環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此被譽(yù)為“第四代光源”，隨著大功率LED的研究和發(fā)展，發(fā)光效率超過(guò)100 lm／W的功率型LED已經(jīng)在照明行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，隨著技術(shù)的發(fā)展，大功率LED的特性將日趨完善，但是也存在不少的缺點(diǎn)，其中燈具壽命與LED壽命的不匹配是一個(gè)較為嚴(yán)重的問(wèn)題，一般LED具有很長(zhǎng)的壽命，利用LED設(shè)計(jì)的照明產(chǎn)品，其整體壽命取決于這個(gè)設(shè)計(jì)中壽命最短的部分，而一個(gè)LED燈壽命最短的就是驅(qū)動(dòng)電源，因此驅(qū)動(dòng)電源的好壞影響了LED燈具的應(yīng)用。
LED的驅(qū)動(dòng)電源大多采用開(kāi)關(guān)電源，比如正激式隔離開(kāi)關(guān)電源、反激式隔離開(kāi)關(guān)電源、推挽式開(kāi)關(guān)電源、橋式和半橋式開(kāi)關(guān)電源等。本文采用的是反激式隔離開(kāi)關(guān)電源，通過(guò)合理的元件選擇、電路設(shè)計(jì)、補(bǔ)償電路設(shè)計(jì)，探索提高效率和合理的LED驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì)方法。

1 驅(qū)動(dòng)電源的電路設(shè)計(jì)
該驅(qū)動(dòng)電源采用反激式隔離開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)350 mA的恒流輸出，可以驅(qū)動(dòng)12個(gè)1 W的大功率LED。電路整體設(shè)計(jì)如圖1所示，整個(gè)電路的工作原理及工作過(guò)程是當(dāng)110～265 V的交流電輸入電路之后經(jīng)過(guò)保險(xiǎn)絲F1和EMI濾波電路之后整流，其中的EMI電路由一個(gè)共模電感T1和兩個(gè)X2型電容CX1和CX2組成。在輸入端還有一個(gè)負(fù)溫度效應(yīng)的熱敏電阻RT1，這是為了防止浪涌電流對(duì)后面的器件造成損害，當(dāng)電源還沒(méi)有通電時(shí)，熱敏電阻的阻值很大，所以可以起到限制浪涌電流的作用；當(dāng)電路正常工作后，熱敏電阻由于有電流通過(guò)而發(fā)熱，導(dǎo)致電阻會(huì)變得很小，所以正常工作后，熱敏電阻的功率損耗是很小的。

電流經(jīng)過(guò)整流橋?yàn)V波之后再經(jīng)過(guò)CBB電容C1濾波，然后經(jīng)過(guò)功率因數(shù)校正電路，使功率因數(shù)提高到0．85～0．90之間。之后電流經(jīng)過(guò)初級(jí)繞組、開(kāi)關(guān)管Q1和采樣電阻R6和R7到地，這就是電源輸入端的主回路。通過(guò)控制主回路的電流實(shí)現(xiàn)恒流控制，具體的方法是通過(guò)采樣電阻將輸入端的電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，反饋到PWM控制芯片的3號(hào)引腳調(diào)整芯片輸出脈沖的占空比來(lái)實(shí)現(xiàn)。在主回路上，由于開(kāi)關(guān)管在斷開(kāi)的瞬
間初級(jí)繞組的能量無(wú)法瞬間釋放而產(chǎn)生很大的尖峰電壓，如果這部分電壓無(wú)法釋放將會(huì)造成開(kāi)關(guān)管“打火”而燒毀，所以在初級(jí)繞組的兩端還要設(shè)計(jì)尖峰電壓吸收回路，這部分電路由肖特基二極管D4、電阻R4，R5和高壓瓷片電容C3組成。當(dāng)開(kāi)關(guān)管斷開(kāi)的時(shí)候，二極管D4導(dǎo)通，初級(jí)繞組和這部分電路形成了回路，從而實(shí)現(xiàn)尖峰電壓的吸收。