引言
LED具有低功耗、無污染的特點，是節(jié)約型的綠色光源,是照明領(lǐng)域的發(fā)展趨勢［七LED驅(qū)動電路是介于電網(wǎng)電壓與LED之間的電源適配器，需滿足高可靠性、高效率、高功率因數(shù)等特點，還需要對LED起一定的保護作用。因此，為充分發(fā)揮LED的優(yōu)勢，需配備相應(yīng)的恒壓恒流驅(qū)動電路。本文設(shè)計了一種性價比高的新型LED驅(qū)動電路，該電路采用光耦與電壓跌落補償電路保證恒壓恒流特性。此電路還具有電壓可調(diào)的特點，可驅(qū)動工作電流在20?40mA的發(fā)光二極管。
1電路結(jié)構(gòu)與原理
本文設(shè)計的電路主要由濾波電路、調(diào)壓電路、光耦恒流電路三個部分組成。輸入電壓為220V電網(wǎng)電壓，輸出為恒定電壓電流，此電路適用于普通LED燈具。LED驅(qū)動電路如圖1所示。
圖1LED驅(qū)動電路圖
其中，第一部分為濾波電路，用于抑制電網(wǎng)諧波與干擾,由C1?C6與TR1組成雙向EMI濾波電路；第二部分為調(diào)壓電路，通過選擇合適的L1和TR2參數(shù)，滿足使用需求；第三部分為恒流控制電路，輸出與所驅(qū)動LED相接。圖1中，BR1為橋式整流電路，用于檢測整流效果，銜接調(diào)壓電路。下面詳述三個主要電路。
1.1濾波電路設(shè)計
濾波器由C1?a與TR1組成雙向電磁干擾（EMI）濾波器。其中，TR1為共模電感，選擇磁導(dǎo)率高、高頻性能好的共模電感可以有效抑制共模噪聲C，C2,C5,C為共模電容,用于抑制高頻共模干擾信號；C3,C4為差模電容，用于抑制電網(wǎng)中的差模噪聲叫此濾波電路不僅能夠抑制電網(wǎng)存在的外部電磁干擾，還能避免驅(qū)動電路向外部發(fā)出噪聲干擾。
EMI濾波參數(shù)選擇：共模電感選擇要求磁導(dǎo)率高，高頻性能好。電感大小視額定電流選擇。共模電容取值范圍為2000?6400pF,差模電容取值范圍為0.1?1uF。本文的參數(shù)設(shè)計為，共模電感5mH/100Mhz,共模電容3000pF,差模電容取值1uF。
1.2調(diào)壓電路設(shè)計
本文設(shè)計的調(diào)壓電路為阻感性負(fù)載的交流調(diào)壓電路,等效電路如圖2。其中L為電感L1，C為CC9,C10等效電容,R為剩余所有元件等效電阻，要求R1麻。
圖2調(diào)壓電路等效電路圖
由等效電路知調(diào)壓負(fù)載電流應(yīng)滿足:
其中，uc為電解電容最大儲能值。
解得：
其中：￡0。為初始頻率，￡0為輸出頻率，d=』~—~B為輸出電壓滯后輸入電壓角度。
在本電路中，等效電路￡1=1500mH時，經(jīng)調(diào)壓電路輸出的電壓幅值為55V，輸出頻率為100Hz。輸出電壓接近正弦波，在幅值附近近似線性。
1.3恒壓恒流電路
在恒壓恒流恒流電路中，D1，D4,Ra，R10,R22組成電壓控制電路，Q1，R4與Rs組成電壓跌落補償控制電路,R6,R與U1組成恒流控制電路。Lu與C14使驅(qū)動電路與負(fù)載電路隔離開來，避免相互影響叫
恒壓工作原理：電路正常工作時，輸入電壓經(jīng)D2,R3,Rs，R4為Q1提供基極偏執(zhí)電流，輸出電壓為Rs壓降與穩(wěn)壓管D4之和。當(dāng)電壓發(fā)生跌落情況，負(fù)載電流通過R3，由此在R3上產(chǎn)生的壓降使D1導(dǎo)通，經(jīng)過R22,為Q1提供基極偏置電流,使得負(fù)載電流增加，輸出電壓增加，補償電壓跌落直至電路正常工作，由此保證電路輸出電壓恒定。
恒流工作原理：恒流電路可以根據(jù)需求預(yù)先設(shè)定恒流電流大小。當(dāng)U1引腳1上輸出電流沒有達到恒流設(shè)定點,R壓降很低，接近于地，此時光耦不發(fā)揮作用，為電流輸出。當(dāng)U1引腳1上輸出電流到達設(shè)定點，集電極端r7上壓降增大，此電壓經(jīng)過電阻R6轉(zhuǎn)換為電流又增加到引腳1端，使輸出電流趨于穩(wěn)定，穩(wěn)定電流與設(shè)定恒流電流相等。
2調(diào)壓電路仿真測試
在電壓輸出端接3盞LED,串聯(lián)電阻為1kQ。將調(diào)壓電路輸出端接示波器信號A,將恒壓恒流電路輸出端接示波器B,示波器上得到波形如圖3(其中黑色為信號A,紅色為信號B),調(diào)整電感L1，得到調(diào)壓電路測試數(shù)據(jù)如表1。由表1可知，電感L1在500?2000mH之間變化時，驅(qū)動電路輸出電壓在55.5?20.5V內(nèi)連續(xù)可調(diào)。
3恒壓恒流電路仿真測試
在測試中電感L1固定不變(本文L1=1000mH),即調(diào)壓電壓輸出端不變，電流輸出端串聯(lián)1盞LED,將恒流恒壓電路輸出端接示波器信號A,在電流輸出端接電流探針。調(diào)整電源電壓在±10%內(nèi)波動，得到恒流恒壓電路測試數(shù)據(jù)如表2。由表2可以看出，輸入電壓在±10%內(nèi)波動時，輸出電流波動不超過5%,輸出電壓波動不超過9%,滿足LED驅(qū)動電路設(shè)計要求。
本文設(shè)計了一種新型LED驅(qū)動電路，此電路不僅具有較好的恒流恒壓特性，還具有輸出電壓可調(diào)的特點，且輸出電壓與輸出電流端都與驅(qū)動電路相互隔離，避免驅(qū)動電路和LED負(fù)載電路相互影響。測試結(jié)果表明，在電網(wǎng)電壓波動±10%內(nèi)，輸出電壓與電流波動在4%和8%之間，電感在500?2000mH范圍內(nèi)變化時，相應(yīng)輸出電壓變化范圍為20.5?55.5V之間，滿足LED驅(qū)動電路的使用要求。
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