LED路灯驱动电源 高效led灯驱动电源设计

LED路灯是低电压、大电流的驱动器，其发光强度由流经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，因此在保证大功率LED使用的安全性的同时为了实现理想的发光强度，需要提供恒流电源。用市电驱动大功率LED需要解决降压、隔离、PFC（电力要因修正）和恒定电流问题，并且需要相对较高的转换效率，有相对小的体积，能够长时间动作，容易散热，抗低成本、电磁干扰，需要过温、过流、短路、开路保护等。这里设计的PFC开关电源性能良好、可靠性高、经济、效率高，在使用中得到了令人满意的效果。

1基本动作原理

隔离变压器、PFC采用通过控制实现的开关电源，输出恒压恒流的电压并驱动LED路灯。

LED对浪涌的抵抗力相对较差，特别是对逆电压的抵抗力。加强这方面的保护也很重要。LED路灯设置在室外时，必须强化浪涌的防护。由于电力网负荷的启动和雷击的诱导，各种浪涌从电力网系统侵入，一部分浪涌会造成LED的损伤。因此LED驱动电源必须具有抑制浪涌的侵入、保护LED不损坏的能力。EMI滤波电路主要防止电力网上的谐波干扰串联模块，影响控制电路的正常动作。

三相交流电全桥整流后成为脉动的直流通过滤波容量和电感的作用输出直流电压。主开关DC/AC电路将直流功率转换为高频脉冲电压变压器的二次输出。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路灯所需的直流电源。

pWM控制电路采用电压电流双回路控制，实现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，反馈信号通过光耦合发送PFC器L6561。模块的功率因数通过使用PFC设备达到了0.95。

2DC/DC转换器

DC/DC转换器的类型各种各样，为了保证电的安全，本设计方案被选择为隔离式。分离型DC/DC转换形式还可以细分为正激发式、反激发式、半桥式、全桥式、推挽式等。其中，半桥式、全桥式、推挽式通常在大功率输出的情况下使用，其激励电路复杂且难以实现。另一方面，正激励式和反激励式的电路简单且容易执行，但在输入电压比正激励式变化的情况下，反激励式适用，在本电源系统中PFC输出电压发生较大变化，因此DC/DC发生变化

采用逆变器方式有利于确保输出电压稳定不变。

逆变器开关电源主要输出为5？在150W的情况下使用。这样的电源结构是Buck？从Boost结构推断，加上隔离变压器获得。在脉冲拓扑中，变压器被用作能量存储元件。当开关管导通时，变压器积蓄能量，负载电流由输出滤波器容量供给。当开关管断开时，所存储的能量将所存储的能量传送到负载和输出滤波器容量，并且补偿当单独提供容量负载电流时所消耗的能量。

T1是高频隔离变压器，VQ1是CMOS功率晶体管17N80C3，VD7和VD8是瞬变抑制二极管，VD6是快恢复二极管，VD5是双二极管，C3，C4，C5和C6是电解电容器。Ubout是来自整流器桥的脉动直流信号，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构成一个绕组，PFC向装置供给动作电源，引线11和12构成一个绕组，向恒定电流恒压装置和比较器供给动作电源。

3反馈网络电路

3.1恒定电流恒压电路

在本设计中，使用恒流恒压控制器件TSM101稳定输出电压和电流。表示电路。通过TSM101的控制作用，保证电源恒定电流（CC）以及恒压（CV）的动作。然后，Uout+和Uout-是隔离变压器用双二极管和电解电容器滤波后的电压，进一步经过电感器L4和电容滤波的输出是Uout+和Uout-，是本电源模块的输出电压，直接施加到LED路灯。输出电压及电流的大小分别通过可调电阻器RV1及RV2进行调整。R10和R11是22mOmega。的电阻分别对从电源输出的电压和电流进行采样。TMS101的输出TOUT通过光电耦合器、可控硅以及晶体管等电路传送到L6561的销5，通过反馈电路实现恒定电流控制。调试8连接到辅助电源，销4连接到变压器T1副边地。

3.2比较器电路

通过比较器LM 258，输出端的采样电阻两端的电压信号VR+和VR脉冲63？将电压反馈信号DOUT发送到比较器LM 258，并通过与预先设置的电压进行比较来生成电压反馈信号DOUT。VF是由变压器T1子边缘绕组生成的辅助电源。

4PFC电路。

本设计采用最一般的有源功率因数校正控制元件L6561，L6561的销8是电源输入端，由变压器T1的副边绕组提供。销7是驱动信号输出销，直接驱动MOS管VQ1。销6是连接到主电路的接地的基准。销5是零检测销，用于决定何时导通MOS管。变压器由T1的销1和销2构成的绕组通过电阻将电感器电流超过零的信号传送到元件的销5，并且由比较器LM 258生成的信号DOUT经由光耦合、三极管、可控硅等传送到元件的销5，检测输出电流。销4是MOS管电流的销使用将设备检测到的信号与在设备内部产生的电感电流信号进行比较，决定何时断开MOS管的销。中电阻R4作为电流检测电阻，一端系统地连接，另一端与MOS管的源和装置的销4同时连接MOS管的电流采样MOS管。销3是连接到整流桥电路的输出电压的装置内部乘法器的输入端子，确定输入电压的波形和相位，生成装置内部的电感电流基准信号。然后，经过Ubout3个电阻分压传送到销3。销2是内部乘法器的另一输入端，是电压误差放大器的输出端，销1是系统反馈电压的输入端。恒流恒压元件的输出TOUT通过光耦合将电压反馈传送到元件的销1，形成输出电压的负反馈电路。电阻R28和电容C18连接在设备的销1和销2之间以形成电压环的补偿网络。

5测试结果

电源模块电装完成后，施加负荷，用示波器测试关键点，（a）为整流桥的输出电压Ubrout+，（b）为Ubrout+流过电感的电压Ubout+的波形，（c）为双二极管的输出电压Ucout+的波形。

6结论

主动PFC采用功能电路设计的室外LED路灯电源，内置完全EMC电路和高效率防雷电路，符合安全标准和电磁兼容性要求。采用电压环反馈，限制恒定电压恒定电流，实现效率高、恒流准、范围广、宽的输入、恒电压恒定电流输出，LED避免由正向电压的变化引起的电流变动，同时使恒定电流稳定LED的亮度。机器整体的元件少，电路简单。功率达到90W，功率因数达到0.95。根据用户的需要，可以在恒流输出中增加LED温度负反馈，以防止LED温度过高。