應急燈主要用于正常照明電源切斷或電網(wǎng)失電后，提供應急照明的場所，常用于廠礦、機關(guān)、學校、建筑及隧道內(nèi)。國內(nèi)使用的應急照明系統(tǒng)以自帶電源獨立控制型為主，正常電源接自普通照明供電回路中，平時對應急燈電池充電，當正常電源切斷時，備用電源(電池)自動供電。這種形式的應急燈每個燈具內(nèi)部都有變壓、穩(wěn)壓、充電、逆變、電池等大量的電子元器件，應急燈在使用、檢修、故障時電池均需充放電。
另一種是電源集中控制型，應急燈內(nèi)無獨立電源，正常照明電源故障時，由集中供電系統(tǒng)供電。在這種形式的應急照明系統(tǒng)中，所有燈具內(nèi)部復雜的電子電路被省略了，應急照明燈具與普通的燈具無異，集中供電系統(tǒng)設備在專用的房間內(nèi)。
現(xiàn)在大部分LED燈具和普通燈具的應急照明所用控制電源復雜程度相同,且每個控制電源的功率是固定的，不能根據(jù)實際需要調(diào)節(jié)。本文設計的LED應急控制電路是一個完整獨立的系統(tǒng)，可與不同功率的LED驅(qū)動電源配合使用，簡單方便，使用靈活。
一、新型LED應急照明原理及優(yōu)缺點
這種新型LED應急照明原理框圖如下：
圖1 新型LED應急照明燈具原理框圖
當市電正常時LED驅(qū)動電源給控制板供電，驅(qū)動光源發(fā)光。市電通過充電器給電池充電。電池充滿后由保護電路切斷電源，停止充電。當市電停電或拉閘后，由電池給光源應急部分提供電源，通過應急控制電路給應急光源部分供電。
本設計中，應急光源可以是正常照明光源整體，也可以是它一部分;正常照明光源與應急照明光源可以單獨分開，也可以做成一個整體。只要將外圍電路稍作調(diào)整即可。
應急控制電路是本設計的一個比較新穎和獨特的地方。它主要由MT7201芯片、外圍電路、繼電器組成。配合外部檢測部分可以設計成微波雷達檢測應急照明、紅外探測應急照明、聲控、光控等多種形式。
這種應急控制電路決定了該設計的新型LED應急照明燈具電氣布局與現(xiàn)在常用的應急燈具有很大不同?，F(xiàn)在常用應急燈具內(nèi)部都由變壓、穩(wěn)壓、充電、逆變、電池等電路組成，后端再接LED驅(qū)動電源給LED光源供電。其優(yōu)點是普通燈具和LED燈具都可以使用，應用范圍廣。缺點是電子元器件多，檢修困難，故障率高;且設計好后功率等級固定的調(diào)整不便，正常供電時電路都在工作，功耗較高。
二、應急控制電路原理及試驗結(jié)果
本設計的應急電路是專用于LED燈具的，它只需調(diào)整很少的元器件，即可與外圍LED電源等配合應用于不同功率的LED燈具中;正常照明時只有LED驅(qū)動電源部分電路工作，功耗低，相應的故障率也低。其電路原理如圖2。
圖2 應急控制電路原理圖
其中MT7201是一款連續(xù)電流導通模式的降壓恒流源，用于驅(qū)動一顆或多顆串聯(lián)LED。它的輸入電壓范圍從7V～30V，輸出電流可調(diào)，最大可達1A。根據(jù)不同的輸入電壓和外圍器件可以驅(qū)動高達24W的LED。MT7201采用SOT89-5封裝。其管腳如圖3。
圖3 MT7201管腳圖
電路中LED的平均電流由連接在Vin和Isense 兩端的電阻Rs決定：繼電器采用常開加常閉觸電的小型繼電器，探測部分采用微波雷達遙控開關(guān)，當人體或物體進入探測范圍活動，感應器立即工作并啟動受控設備。當人體離開或物體停止移動后，延時時間到感應器自動停止工作，感應器進入探測狀態(tài)。若探測范圍內(nèi)物體持續(xù)在移動，感應器則一直處于工作狀態(tài)。當然根據(jù)需要探測部分可換成紅外、聲控、光控等。
電路中 LED 的平均電流由連接在 Vin 和 Isense 兩端的電阻 Rs 決定：
下表給出了輸出電流和Rs關(guān)系的一些典型例子：
以上說明成立的前提是ADJ腳懸空，或者等于內(nèi)部參考電壓 Vref
如果LED開路，電感就會和LX失去連接，整個環(huán)路就沒有電流流過，從而不會造成器件損壞。
1.電容選取
在電源輸入必須就近接一個低等效串聯(lián)電阻(ESR)的旁路電容，ESR越大，效率損失會變大。該旁路電容要能承受較大的峰值電流，并能使電源的輸入電流平均，減少對輸入電源的沖擊。
直流輸入時，該旁路電容的最小值為4.7uF,在交流輸入或低壓輸入時，旁路電容需要100uF的電容或類似電容。該旁路電容盡可能靠近芯片的輸入管腳。
2.電感選取
MT7201推薦使用的電感參數(shù)范圍為27uH～100uH。電感的飽和電流必須比輸出電流高30%～50%。電感值的選取需要考慮到工作占空比以及功率開關(guān)的打開、關(guān)斷時間，保證滿足電氣特性表中的要求。
下面的公式可以作為參考：
功率開關(guān)打開時間
功率開關(guān)斷開時間
3.參數(shù)說明：
L為電感值(H);rL為電感寄生阻抗(Ω)[!--empirenews.page--]
Iavg LED平均電流(A);
為電感電流峰峰值(A) {內(nèi)部設置為0.3×Iavg};
VIN供電電壓(V);VLED 總LED正偏壓降(V)
RLX功率開關(guān)導通電阻(Ω);VD肖特基二極管正偏壓降(V) 。
4.實驗及結(jié)果
當市電停電時，應急電路供電，電池電壓26.4V;輸出電流可調(diào)，此處設定為300mA;繼電器輸入電壓DC12V，應急光源功率5.5W;應急光源電壓18V。實物圖如下:
圖4 應急照明電路連線圖
圖5 正常供電時電路工作圖
圖6 應急照明時電路工作圖
本設計電路簡單可靠，功率可調(diào)，根據(jù)實際靈活安排應急光源與整燈光源的布局，廣泛應用于需要應急照明的廠礦、隧道等區(qū)域，是專門針對LED照明開發(fā)的一種應急控制電路。根據(jù)該設計，西安重裝渭南光電科技有限公司已設計出一系列應用于不同場合的應急照明燈具。（本文選自《半導體照明》雜志第40期）
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