LED驅動電源組合調光設計方案.doc

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1、LED驅動電源組合調光設計方案　　照明是與人類生活息息相關的一個領域，也是消耗能源的重要方面，約占世界總耗能的20%。LED（LightEmitTIngDiode）作為新型高效固體光源，由于高效、環(huán)保、壽命長等優(yōu)點，廣泛應用在室內外照明、景觀設計、指示燈等方面。LED照明迅速成為最熱門的第四代電光源之一，已成為未來照明產業(yè)發(fā)展的方向?！　×硗猓瑸榱诉m應實際生產和節(jié)電的需要，LED通常需要調光。調光電路的實現，既節(jié)省電能，降低了浪費，同時，避免LED長期在超負荷狀態(tài)下工作，提高了LED的運行效率和壽命。本文通

2、過研究電力電子開關變換器和調光策略，分析設計LED在不同調光方式下的運行狀態(tài)，實現高效的組合調光策略?！　　　?Flyback驅動電路分析　　隔離型反激電路具有所用器件最少、成本低、功率密度大、電氣隔離、易實現多路輸出、提供耐壓保護等優(yōu)點，適合150W以下小功率電源裝置，而LED照明一般是采用小功率的電源裝置。本文采用反激電路作為主電路，采用UC3842作為控制芯片。UC3842是一種固定頻率電流型控制芯片，外圍元件少，振蕩頻率最大可達500kHz，控制簡單，外圍電路也比較成熟。電路原理圖如圖1所示?！　　?/p>

3、　圖1Flyback恒流驅動電路　　LED由于其陡峭的伏安特性，一般采用恒流驅動。本文采用雙環(huán)控制恒流輸出。如圖1，通過電流采樣電阻Rs將電流信號轉換成電壓信號，與給定的Uref-i值進行比較，通過PI調節(jié)，經過光耦隔離形成電流誤差信號作為內電流環(huán)的給定，與開關電流進行比較，再通過UC3842內部比較器形成PWM波，用以控制開關管的開斷，當電流參考值恒定時，電路工作達到穩(wěn)態(tài)即恒流輸出。通過調節(jié)VR2可以改變Uref-i值，從而達到調光效果。另外，為了防止輸出過壓，在反饋環(huán)節(jié)還加了一個電壓環(huán)，通過調整VR1改

4、變輸出限壓值。圖中參考電壓Uref由TL431提供2.5V的基準電壓?！　?調光策略分析　　LED的亮度是隨著正向電流IF的變化而呈現近似比例變化的，當改變正向電流平均值時，相應地也能改變光輸出的大小。常見的改變IF大小的有兩種方式，如圖2所示?！　　　D2改變正向電流的兩種方式　　在圖2（a）中，通過在不同時刻連續(xù)地調節(jié)流過LED的電流，來改變光通量輸出，流過LED的電流是連續(xù)的；在圖2（b）中，先給定一個Im值，通過給定不同的占空比Ddim控制電流，則流過LED的電流：　　　　式中，Ton是在調光開關管

5、一個周期Tdim內的導通時間。這樣，通過調節(jié)調光占空比Ddim和Im，都可以達到調光效果?！　「鶕淖冸娏鞣绞降牟煌?，其調光電路可相應地分為模擬調光和PWM調光?！　　　?.1模擬調光　　模擬調光方式可分為開關式幅值變化AM調光和線性調光，其電路控制原理圖如圖3。幅值變化調光如圖3（a），其一般有兩種方法：　?、俟潭▍⒖茧妷篣ref-i的大小，而改變采樣電阻Rs的大小。為減小系統(tǒng)功耗，Rs一般取1Ω以下，而市場上1Ω左右的電位器又比較少見；②電流采樣電阻保持不變，線性改變Uref-i的大小，即電流參考值改變

6、。這樣既可減少電阻上的功耗，又簡單方便。線性調光是將工作在放大區(qū)的功率管當做動態(tài)電阻，如圖3（b）、（c）所示，分為并聯型和串聯型兩種。此時主電路工作在恒壓模式，通過改變Q1的阻值來調節(jié)電路電流。模擬調光能夠避免調光時產生的噪聲，無閃爍現象，而且簡單方便。但是變換器始終處在連續(xù)工作狀態(tài)，系統(tǒng)的損耗比較大；另一方面，模擬調光時LED的色溫、光效等光學特性會隨著電流變化而變化，在對色溫等要求嚴格的場合該方式受到限制?！　　　D3模擬調光示意圖　　　　2.2PWM調光　　PWM調光能夠精確地控制流過LED的電流，

7、調光范圍更寬，色溫不會發(fā)生漂移，而且LED驅動器的效率高，缺點是調光時容易產生噪聲。PWM調光頻率一般在200Hz以上，以避免產生LED閃爍等情況。調光方案如圖4，在輸出負載串接一開關管，通過單片機輸出PWM脈沖反復地接通和斷開LED電流來調節(jié)發(fā)光亮度?！　　　D4PWM調光示意圖　　　　圖5調光PWM產生電路原理圖　　PWM模塊由Microchip公司生產的8位單片機PIC16F877A產生。單片機晶振為4M，調光頻率fdim設為250Hz。AD采集后的數據通過轉換作為占空比的給定值，單片機輸出的PWM波

8、經過TLP250放大后作為驅動調光MOS管的PWM信號。電路原理圖如圖5。　　由于反激電路不能工作在空載狀態(tài)，當空載即輸出電流為0時輸出電壓會很快竄到限壓值，所以進行PWM調光時的Im即電路的最大電流。在進行PWM調光時，先調整電壓環(huán)和電流環(huán)使得電路的最大工作電流為額定電流Im，對Im進行PWM調節(jié)，則iLEDS=DdimIm?！　?.3組合調光　　將模擬調光和PWM調光結合起來，相互彌補不足，在既需要模擬調光也