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一种高性能可智能控制型LED路灯驱动电源的设计

时间:02-11 来源:电子产品世界 点击:

fR为串联谐振频率,LL为变压器漏感,CR为谐振电容器的值。

为实现最低成本和最小尺寸,采用~250KHz的额定工作频率,这样可以使用较低成本的陶瓷电容来代替点解电容,延长驱动电路的寿命。

2.3 恒流输出电路设计

由LED的发光原理可知,LED驱动电源更适合采用恒流输出的方式[6]。本设计采用TI公司的LM3406HV作为控制芯片,LM3406HV采用受控导通时间结构,该结构可以确保无论输入及输出电压如何变动,开关频率都恒定不变,因此LM3406HV的输出电流极为准确,瞬态响应也极快。LM3406HV支持PWM调光,可以使用专用逻辑引脚或者PWM开关电源来实现[7]。图4是LM3406HV的典型应用图。

如图4所示,导通时间ton可通过外部电阻Ron、输入电压VIN和输出电压VO设置,导通时间由以下公式确定:

DIM引脚是一个PWM调光输入引脚,当输入为低电平(小于0.8V)时将会禁止内部MOSFET,同时关断流向LED的电流。调光频率和占空比由LED电流上升时间和下降时间以及激活DIM引脚的延迟所限制,在一般情况下,调光频率应该比稳态开关频率低至少一个数量级以防止混叠。

3 实验结果

设计一个输入电压范围为90VAC~265VAC,输出功率为150W,输出为5路输出,电流为0.7A的测试样机。测试样机的主要技术参数为:1)PFC电路L1=1.80mH,C1=120μF;2)LLC谐振电路谐振电容CR=6.2nF,RFMAX=36.5kΩ,RBURST=5.11KΩ;3)恒流电流RON=143KΩ,CIN=4.7μF,RSNS=0.29Ω,L1=33μH。

3.1 功率校正因数测试结果与分析

图5是在输入50Hz交流正弦波电源,负载为50%和100%的情况下,PF值随输入电压的变化曲线,由图可知,在220VAC范围内,PF值都可以达到0.9以上,在满载的情况下更是基本达到0.98。可见本设计具有较高的功率校正因数,极大地提高了LED路灯驱动电源的性能。

3.2 驱动电路效率的测试结果和分析

图6是LED驱动电源前两级(PFC与LLC谐振电路)的效率曲线,如图所示,在输入电压范围内,在50%和100%负载下,效率都达到0.9以上。同时在正常工作电压下,即48V的情况下,恒流模块的效率达到了0.96,也达到了较优的性能。由上述可知本设计具有较高的效率,减少了电路的损耗。

3.3 智能控制调光测试结果与分析

通过外围检测电路和智能控制核心对驱动电路输入PWM信号,如下图所示,图7(a)所示为调光占空比为10%时一路LED的状态,图7(b)是调光占空比为50%一路LED的状态。由此可见,该驱动电源可实现PWM调光的功能。

4 结论

智能化和网络化控制路灯是未来路灯控制的发展方向和必然趋势。所以本文提出了一种高性能多路输出的可PWM调光的大功率LED路灯驱动电路,以适用于需要智能化和网络化控制的LED路灯控制系统。

参考文献:
  [1]程伊炳,金尚忠. 基于多路输出的高效LED驱动器的分析和仿真[J]. 照明工程学报,2013,4(2):66 - 70
  [2]叶峰. LED在道路照明中的应用现状与趋势[J]. 照明工程学报,2012,4(2):29-32
  [3]梁国辉,谢谦,王曾等. 基于LLC谐振的多路输出LED路灯恒流驱动电路[J]. 微电子学,2011,10(5):668 - 671
  [4]Power Integration. Application Note AN-53 [R]. March 2011
  [5]Power Integration. Application Note AN-55 [R]. September 2011
  [6]莫蒂尔. LED照明应用技术[M]. 北京: 机械工业出版社,2011
  [7]Texas Instruments. LM3406/06HV 1.5A Constant Current Buck Regulator for Driving High Power LEDs[R]. May 2013

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