LED智能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

引言

　　大功率LED具有亮度高、節(jié)能環(huán)保、安全性和穩(wěn)定性高等特點(diǎn)，比傳統(tǒng)光源節(jié)電60%～70%.根據(jù)市場(chǎng)上的現(xiàn)有的大功率LED射燈產(chǎn)品，設(shè)計(jì)了可應(yīng)用于走廊、樓梯、教室等場(chǎng)所的智能照明系統(tǒng)。

　　該系統(tǒng)采用24V/3A開(kāi)關(guān)電源供電，下級(jí)可分布多路LED照明模塊（見(jiàn)圖1）?？刂破鞑捎肁T89C2051，恒流驅(qū)動(dòng)采用PT4115芯片。燈的亮滅及亮度通過(guò)調(diào)光方式實(shí)現(xiàn)和改變。

　　PT4115芯片的DIM端可用PWM調(diào)光實(shí)現(xiàn)輸出電流從0到100%調(diào)整，根據(jù)此特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了集聲控、光控、時(shí)控于一體的智能調(diào)光模塊。其功能有：

　?。?）當(dāng)有光（自然光）時(shí)，不管有沒(méi)有聲響，燈不亮。

　?。?）當(dāng)無(wú)光（自然光）時(shí)，若有人經(jīng)過(guò)產(chǎn)生聲響，控制器先判斷時(shí)間段，若是在天色完全暗下來(lái)時(shí)（定義為第一時(shí)間段），則使LED發(fā)出100%亮度。其余時(shí)間段即天色還較亮，控制器可輸出50%占空比方波，使LED發(fā)出50%亮度即可，這樣可進(jìn)一步節(jié)省電能，提高用電效率。

　　1　基于PT4115的恒流驅(qū)動(dòng)

　　1.1　PT4115芯片介紹

　　PT4115是一款連續(xù)電感電流導(dǎo)通模式的降壓恒流源，用于驅(qū)動(dòng)一顆或多顆串聯(lián)LED.PT4115輸入電壓范圍為６V～30V，輸出電流可調(diào)，最大可達(dá)1.2A。根據(jù)不同的輸入電壓和外部器件，PT4115可以驅(qū)動(dòng)高達(dá)數(shù)十瓦的LED.PT4115內(nèi)置功率開(kāi)關(guān)，采用高端電流采樣設(shè)置LED平均電流，并通過(guò)DIM引腳可以接受模擬調(diào)光和很寬范圍的PWM調(diào)光。當(dāng)DIM的電壓低于0.3V時(shí)，功率開(kāi)關(guān)關(guān)斷，PT4115進(jìn)入極低工作電流的待機(jī)狀態(tài)。

　　1.2　LED射燈驅(qū)動(dòng)電路

　　VIN上電時(shí)，電感（L）和電流采樣電阻（RS）的初始電流為零，LED輸出電流也為零（見(jiàn)圖2）。這時(shí)候，內(nèi)部功率開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，SW的電位為低。電流通過(guò)電感（L）、電流采樣電阻（RS）、LED和內(nèi)部功率開(kāi)關(guān)從VIN流到地，電流上升的斜率由VIN、電感（L）和LED壓降決定，在RS上產(chǎn)生一個(gè)壓差VCSN，當(dāng)（VIN-VCSN）＞115mV時(shí)，內(nèi)部功率開(kāi)關(guān)關(guān)斷，電流以另一個(gè)斜率流過(guò)電感（L）、電流采樣電阻（RS）、LED和肖特基二極管（D）；當(dāng)（VIN-VCSN）＜85mV時(shí)，功率開(kāi)關(guān)重新打開(kāi)，這樣使得在LED上的平均電流為IOUT＝（0.085＋0.015）/2×RS＝0.1/RS.如果不使用調(diào)光功能，可使DIM引腳懸空，這時(shí)可輸出設(shè)定的最大電流。

　　2　基于TOP249Y的72W開(kāi)關(guān)電源適配器設(shè)計(jì)

　　2.1　變壓器設(shè)計(jì)

　　高頻變壓器設(shè)計(jì)應(yīng)注意：

　　1）在高頻變壓器設(shè)計(jì)中，在最大輸出功率時(shí)，磁芯中的磁感應(yīng)強(qiáng)度不應(yīng)達(dá)到飽和，以免在大信號(hào)時(shí)產(chǎn)生失真。

　　2）在瞬變過(guò)程中，高頻鏈漏感和分布電容會(huì)引起浪涌電流和尖峰電壓及脈沖頂部振蕩，使損耗增加，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成開(kāi)關(guān)管損壞。同時(shí)，輸出繞組匝數(shù)多，層數(shù)多時(shí)，應(yīng)考慮分布電容的影響，降低分布電容有利于抑制高頻信號(hào)對(duì)負(fù)載的干擾。對(duì)同一高頻變壓器同時(shí)減少分布電容和漏感是困難的，應(yīng)根據(jù)不同的工作要求，保證合適的電容和電感。