LED照明用恒流電源的實現(xiàn)
選用小功率功率因數(shù)校正芯片MC33260,它工作在電流臨界模式。MC33260應用簡單可靠。通過電流檢測和電壓反饋,通過PI調節(jié)來保持電壓恒定。通過對開關管的PWM控制來得到所需要電壓???a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/實現(xiàn)">實現(xiàn)0.998的功率因數(shù)校正和輸出穩(wěn)定直流電壓的功能。
圖4 功率因數(shù)校正模塊
5 自動調光電路設計,開機沖擊電路與EMI抑制電路設計
自動調壓電路采用光敏電阻作為感光元件,利用比較強將光的強弱轉換為高低電平信號,使用單片機內置的ADC將這個電壓信號采回單片機,當光照強度較高時,單片機控制切換為恒流模式,設置的負載電流值為100mA,使LED的亮度隨光照強度的增大而減少。
開機沖擊電路采用熱敏電阻串聯(lián)在電源輸入端,溫度較低時電阻很大,隨著電阻發(fā)熱溫度升高,電阻逐漸變小,達到抑制開關沖擊電流過大的目的。
EMI抑制電路是利用電感和電容的特性,使平率為50Hz左右的交流電可以順利通過濾波器,但高于50Hz以上的高頻干擾雜波被濾波器濾除,這就使開關電源產生的高頻諧波被濾掉而不會污染電網。
圖5 開機沖擊電流和EMI抑制模塊
三、理論分析與計算
1 恒流控制方法和參數(shù)計算
將一個電阻值較小的采樣電阻串聯(lián)在LED負載與低之間,設流過LED的電流為I,則采樣電阻兩端的電壓:
其中R0為采樣電阻的電阻值,取R0=Ω。一級跟隨之后電壓不變,后為一級同相放大電路,放大倍數(shù)為:
后為一級跟隨,電壓不變,因此返回PWM控制芯片的電壓為:
單片機通過DAC給PWM控制芯片一個參考的基準電壓UREF,經過PWM控制芯片的調節(jié)占空比來調節(jié)副邊繞組的電壓進而實現(xiàn)調節(jié)負載電流。經過閉環(huán)負反饋的調節(jié)作用,使U0=UREF,此時流過負載的電流值為:
只要時單片機DAC模塊的輸出電壓根據(jù)上面的式子調整,就會使負載工作在某一個需要的恒定電流值上。
2 隔離變壓器的設計計算
功率因數(shù)校正電路輸出的電壓為55V,要求負載為10只串聯(lián)的LED燈,實測正常工作時的電壓為34V左右,可得變壓器的變比約為:
由于PWM控制芯片輸出占空比范圍為0%~50%,因此實際取原邊45匝,副邊56匝,變比為1.24。
3 提高效率的方法
選擇合適的主回路拓撲,使用盡可能少的元器件,降低開關頻率;主電路選擇導通損耗小的開關器件;測量及控制電路在設計時盡可能使用工作電壓低的元器件;控制電路盡可能使用數(shù)字方法實現(xiàn)等都可以有效地提高系統(tǒng)的效率。
4 濾波參數(shù)計算
反激式電壓變換器需要輸出的為直流量,因此盡量應濾掉所有諧波,使用 LC 無源低通濾波電路即可滿足要求,反激式變換器的開關頻率為32kHz,設計濾波器的截止頻率應低于32KHz,即:
由于該系統(tǒng)為恒流系統(tǒng),應取較大的L 值,并適當減小C 的值,據(jù)此設定L、C 值。選用470μF 的電解電容,根據(jù)計算得出電感值約為0.78mH,采用自制的工字型濾波電感。
四、測試方案與測試結果
1 測試儀器與設備
(1)工頻變壓器
(2)四位半數(shù)字萬用表DT9203
(3)安捷倫示波器DSO5012A
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