恒流驱动源研究及在太阳能LED路灯中的应用

，也就是说，PWM的频率必须高于人眼所能感觉到的闪烁频率。大约是在200Hz以上。不过，由于现在的LED功率越来越大，要产生大功率的PWM信号直接加到LED上是很麻烦的。幸好现在的恒流源大多是一种开关式直流变换器，它可以接受一个很小功率的PWM信号，就可以输出一个大功率的开关信号加到LED上，而同时还能保持恒流的作用，也就是它的峰值仍然保持原来设定的电流值。

所以，为了实现PWM调光也是需要采用恒流驱动源。而调光功能在太阳能LED路灯中是非常重要的。例如可以在午夜以后改为半功率工作，甚至再以后改为1/3功率工作，这样就可以大大减小太阳能电池板的面积，从而降低了整个灯具的成本。

（四）LED的不一致性

即使是同一型号的LED其伏安特性在各个个别的器件之间也是不同的，更何况在不同生产厂家之间就更是不同了(图8)。

图8. 同一厂家LED伏安特性离散性(实线),和不同厂家LED伏安特性的离散性(虚线)

从图中可以看出,假如采用恒压电源供电，它们之间的正向电流就会有很大的差异。而过大的正向电流也会导致光衰的加速，所以一定要用恒流源供电。

三．各种恒流源的选用

用在太阳能LED路灯中的恒流源，可以分为升压型、降压型、升降压型三种：所谓升压型就是它的输出电压比输入电压高。降压型就是输出电压比输入电压低。而升降压型则是可以根据输入电压低于或高于输出电压的情况自动地调节其工作模式为升压或降压。

在太阳能LED路灯中，通常采用铅蓄电池作为储能器件，它的电压通常为12V或24V两种。而所要求的输出电压，则是由所连接的LED的架构所决定。为了使得所有LED的正向电流一致，通常采用各个LED串联的方式，这时，所要求的输出电压就是所有串联的LED正向电压的总和。例如，假定用10个LED串联（图9a），其正向电压的总和大约为10x3.3V=33V。其实由于各个生产厂家所生产的LED各不相同，而且各个LED之间也有所不同。所以，10个LED的正向电压的总合也不尽相同。其实在恒流源中，所恒定的是电流而不是电压。所以，并不需要知道正向电压总和的准确值，而只要知道它比输入电压高还是低就可以了。在这里，不论采用12V还是24V的蓄电池，它都要求采用升压型的恒流源。

假如所用的LED为10V，1A的10瓦LED。那么不论是12Vd1蓄电池还是24V的蓄电池就都要采用降压型的恒流源。
如果LED的电压和电源电压接近，例如负载为4个1瓦LED串联，那么它的电压为13V左右，而蓄电池在充满电的时候就会达到14V以上，这时候就要用降压型的恒流源，但是如果在蓄电池快要放完电的时候，它的电压就大概只有10.4V。这时候就需要采用升压型的恒流源。所以，在这种情况下，就必须采用升降压型的恒流源。

多个LED也可以采用串并联的结构，通常我们称之为几串几并。例如10串3并就是如图9b的结构。

图9. LED的10串3并结构

这时候虽然也可以采用一个恒流源供电，但是这时候的恒流源就只能够恒定3串的总电流。这个总电流在各串中的分配是根据它们的伏安特性来分配的。因为加在这3串上的电压是一样的，而每串中的每一个LED的电流又是相同的，这时候就必须平衡在满足这两个条件的工作点上。而且，假如有一串中的一个LED坏了，就会把三串的总电流分配到两串中去，这就加大了每串中的电流。为了减小各串之间的电流不平衡，可以把各串中所有的LED都并联起来，构成一个网格型的结构。这时候如果某一串中有一个LED坏了，就不会影响到其它LED。但是，如果坏的LED呈现短路情况，那就会把其它两串中的LED也都短路掉，不过LED损坏时以开路为多，短路比较少。当然最好的方法就是用保护二极管（通常是齐纳二极管）和每个LED并联，不过这样就增加了成本

当然多个LED也可以采用全部并联的方法，但是因为每个LED的伏安特性不一样，如果这时候用恒压源来供电就会产生极大的问题（图10）。

图10. 用恒压源对多个并联的LED供电时每个LED的电流都不一样

这时候即使采用大电流的恒流源供电，也不能保证每个LED里的电流一样，通常需要对每个LED串联电阻来得到平衡，但那样会降低效率。所以并联的LED数过多是不建议的。

四．恒流源的基本工作原理和特性

(一) 升压型恒流源的基本结构如图11所示。

图11. 升压型恒流源的基本原理图

图中显示了一个基本的电感升压电路，其中控制器（Control）给出了一个PWM开关信号来控制大功率开关管，后者在导通时对电感充电，而在断开时电感中的能量就对电容充电。经过几次开关以后就可以把输入电压泵至更高的电压，从而完成升压的任务。改变PWM信号的工作比就可以改变其输出电压。为了保持输出电流的恒定，就要求测