LED应急照明在电梯安全事故中的作用

线性恒流驱动电路，利用电子技术常见的电流负反馈原理，设计出恒流驱动电路，输入的最小电压必须大于该饱和电压与负载电压之和，电路才能正确地工作。这两种驱动技术不但受输入电压范围的限制，而且效率低。

　　开关电源是目前能量变换中效率最高的，可以达到90%以上。使用开关电源方案设计的恒流稳压电源驱动LED是一个较好思路。恒流源可以避免因输入电压的波动使输出电流波动，这也使得LED的亮度始终保持不变。

　　本LED应急照明驱动电源中是以备用蓄电池作为应急LED灯驱动电源的输入电源，所以要选择DC/DC的开关电源。DC/DC开关稳压器常见的拓扑结构包括降压（Buck）、升压（Boost）、降压—升压（Buck-Boost）三种基本拓扑。不过也有专家认为最基本的拓扑是buck和boost，其他均由此演变而来。

　　Buck电路是用于降压电路。Boost电路是用于升压电路。Buck-Boost电路用于升降压电路。其输出平均电压Vo=DVs/（1－D）大于或小于输入电压Vs，极性相反，电感传输。是反激变换器的原型。

　　根据LED应急照明驱动电源产品在电梯系统中应用的特点，需要设计出一个具有自动升降压功能的电路。以适应，在电池电压充足时，或负载LED额定电压低于电池输出电压时，自动降压恒流驱动输出；在电池电压变低或需要驱动的LED灯负载额定电压高压电池输出电压情况下，自动升压恒流驱动输出。这里就应用不常见的升降压电路单端初级电感转换器（SEPIC）。

　　（2）LED驱动电路所选拓扑电路原理说明

　　下面对LED驱动电路所选拓扑、单端初级电感变换器的电路工作原理进行分析介绍。

　　单端初级电感变换器（SingleEndedPrimaryInductorConverter，简称SEPIC）电路的效率通常可达90%以上。此外，在传统的Buck，Boost拓扑结构中，只能实现单一的升压或降压。而SEPIC拓扑结构既可实现降压，又可实现升压。SEPIC由两个松耦合的电感替代了传统拓扑结构的单一电感。通过缠绕在同一磁芯上的两个耦合电感，在适当的匝数比下，可在理论上使输入电流的纹波电流降为零，进而大大削减输入的电磁干扰，提高转换器的转换效率。

　　SEPIC的电气原理简图如图4所示。

　　通常称之为升降压变换器SEPIC的简单原理如图1所示：SEPIC设计中具有原边电感（L1）、副边电感（L2）和位于两个电感之间的串联电容 （Cp），某种程度上，可以把SEPIC设计看作是具有隔直流电容（消除输入电压）的BOOST调节器，允许输出电压高于或低于输入电压。然而，为了复位隔直流电容，允许能量传递到输出端，在副边放置了另一个电感L2。

　　对电路进行分析，会发现Cp上的直流电压等于输入电压，当 MOSFET（图中用SW代替）导通时，Vin为L1充电、Cp为L2充电。由于Cp上的电压等于输入电压，导通期间每个电感电压相同。关闭期间，每个电感的放电电压相同———输出电压加上D1的导通电压。由于L1和L2具有相同的充、放电电压，它们可以具有相同的电感量和纹波电流，但二者的平均电流相差较大。

　　MOSFET管导通时，D1反偏，只有输出电容Cout支持输出电流（Iout）；MOSFET断开时，L1的电感电流流过 Cp，与L2电流合并，为输出电容充电并支持Iout。通过对方程式进行分析，会发现电路中L2的电流用于支持Iout，L1的电流重新为输出电容充电，补充能量。即L2的平均电流等于Iout，而L1的平均电流等于Iout×Vout/Vin。由SEPIC的原理可推出基本关系式：Vout/Vin=D /（1—D）。式中D为占空比，且忽略SW及D1等的压降。

　　电路是可升降压的DC/DC直流开关变换电路，通过控制开关管S的PWM信号中的占空比，便可达到升降压的目的。

　　（3）LED驱动电路所选拓扑的电路设计

　　具体设计原理图如图5所示，是一个典型的SEPICBUCK-Boost恒流LED驱动电路。驱动IC选择XL6005，60V，4A的开关控制芯片。

　　VIN是恒流驱动电路的电源输入端，输入电压范围8V～30V。VOUT+，VOUT-接LED应急灯。R1，RCS1，RCS2，组成了一个输出电流调节电路。

　　输出电流调节电阻：

　　输出电流：

　　公式（1）、（2）计算得出：

　　由于当前电梯系统中配备的LED应急灯大多是3W～5W的。在应急状态下驱动电流选择为350mA。电阻选择RCS1=1.21R±1%，RCS2=1.3R±1%，输出电流就很精确了，可以驱动6串LED灯珠。满足了12V应急备用电池输入，可以驱动1～6个LED应急灯，应急驱动电流350mA。至此，整个应急驱动电源设计完成。

经过实际应用验证了这款电源设计拓扑结构简单，成本低廉，稳定，能够适应不同种电梯或不同公司配备不同功率的LED应急灯的驱动需要