LED路燈設(shè)計時如何選擇恒流模塊？

　　太陽能路燈

　　太陽能LED路燈的最大特點就是它通常是由蓄電池供電的，而蓄電池有一些特點是需要考慮的：

　　1、電池只有幾種規(guī)定的電壓，12V是最常使用的，因為它是汽車電池的標(biāo)準(zhǔn)電壓。24V就需要用兩個串聯(lián)。36V就更少見了。為此，在太陽能LED路燈中經(jīng)常需要采用升壓型的恒流驅(qū)動模塊。這就影響了恒流模塊的效率。

　　2、太陽能路燈中另一個需要考慮的問題是輸入電壓的變化。

　　對于恒流源的輸出功率和效率來說，要得到最高的效率就要保持輸入和輸出電壓的比值越接近1越好。但是如果輸入電壓不穩(wěn)。那么就很難保持在最高效率的最佳狀態(tài)。太陽能LED路燈系統(tǒng)通常采用蓄電池作為能量儲存單元。而蓄電池在剛充滿電和快放完電的時候電壓會有較大的變化。通常這種變化超過30%以上。例如對于12V的蓄電池，其輸出電壓可以在14.8V變化到10.8V。當(dāng)然對于恒流模塊來說，這樣的變化是完全可以承受的。也就是完全可以在這樣大的變化范圍內(nèi)保持其輸出電流的恒定。但是這也是有代價的，那就是不能工作于最佳狀態(tài)。所謂最佳狀態(tài)就是指效率最高的狀態(tài)?；蚴禽敵龉β首罡叩臓顟B(tài)。

　　對于恒流模塊來說，不管是升壓型還是降壓型，只有當(dāng)輸出電壓最接近輸入電壓的時候，效率最高。通常輸出電壓是由負(fù)載決定的，是很少變化的。所以當(dāng)輸入電壓在一個范圍內(nèi)變化時，它的效率也跟著變化。為了保證在最壞情況下也能工作，就不能工作在最佳狀態(tài)了！

　　對于SLM2842S升壓型恒流模塊，假如輸出功率為27瓦，那么升壓比越接近1，效率就越高！芯片的溫升就越低!壽命和可靠性也就越高(見圖1)。

圖1. SLM2842S在輸出功率為27.5W時，芯片表面溫度和升壓比的關(guān)系

　　從圖中可以看出，芯片封裝也是很重要的，采用QFN的芯片封裝顯然好于采用TSSOP的芯片封裝，因為它的熱阻要低很多。所以在購買模塊時也要了解所采用芯片的封裝(盡可能采用QFN封裝的，盡量不要采用TSSOP封裝的)。

　　除了要考慮外殼溫度以外，還要考慮最大輸入電流。因為SLM2842的最大輸入電流為3A。在計算最大輸入電流時，要考慮恒流模塊本身的效率。現(xiàn)在假定是90%，同時假定輸出功率是32W，除以0.9就是35.5W，而當(dāng)輸入電壓為14.8V時，輸入電流為2.4A，沒有超出允許的3A;可是當(dāng)蓄電池電壓降低至10.8V時，輸入電流就達(dá)到3.28A，這就超出了3A，芯片就會自動停止工作。所以假如不考慮蓄電池的電壓變化是很危險的設(shè)計!

　　那么是不是可以采用2個蓄電池串聯(lián)呢？在這里也是不行的，因為這樣的話，輸入電壓剛好和輸出電壓相同，都是在24V左右。這時候就必須采用升降壓型的SLM2842SJ。

　　升降壓型的恒流模塊的特點是不論輸入電壓如何變化，使得其低于或高于輸出電壓時，其輸出電流都不變。也就是說它可以自動地根據(jù)輸入電壓和輸出電壓之間的關(guān)系自動地從升壓變?yōu)榻祲?。例如，升降壓恒流模塊SLM2842SJ可以在輸出電流為1A，輸出電壓為13V時，輸入電壓從7.5V一直升至25V都能保持輸出電流為恒定的1A。那么是不是所有情況下都盡可能采用升降壓型呢?不是這樣的，因為升降壓型的輸出功率比較小，而且它的效率低，價錢貴，不是必要情況下盡量少用。

　　那能不能用三個蓄電池串聯(lián)，而采用降壓型的恒流模塊呢?理論上是可以的，這時候還可以得到更高的效率，但是因為三個蓄電池串聯(lián)有可能會用了過大的容量(安時)，而且增加了成本，增加了維護(hù)時更換蓄電池的幾率?？傮w上是不合算的。

　　所以對于太陽能LED路燈的設(shè)計，可以歸納如下：

　　如上所述，3個蓄電池串聯(lián)是不建議使用的，所以假如總功率大于60W，那時候太陽能電池板的尺寸也會過大而抗風(fēng)力降低，所以建議采用可調(diào)光控制器，以盡量減少亮燈時間和亮度。這樣可以節(jié)約大約40-50%的容量。這樣，仍然可以采用2個12V蓄電池串聯(lián)的方案。

　　市電LED路燈

　　在市電的情況下最好先用恒壓電源穩(wěn)壓然后再采用多個恒流模塊恒流。這樣做的最大好處就是可以在各種不同的LED連接架構(gòu)下得到最高的效率。因為可以任意選擇恒壓源的輸出電壓而達(dá)到最佳的匹配。而且靈活性高，很容易改變其組合。

　　市電的恒壓源是一種非常成熟的產(chǎn)品，它通常具有如下的優(yōu)點：

　　1. 輸入電壓范圍寬，可以適用于各國不同的電壓規(guī)格。

　　2. 效率高，通?？梢宰龅?0%以上。

　　3. 功率因素高，通?？梢宰龅?.99以上

　　4. 具有防浪涌措施，可抗雷擊4kv以上，可以保護(hù)后面的電路。

　　5. 具備完善的過流，過壓，短路，過功率保護(hù)功能

　　6. 成本低

　　7. 最大的優(yōu)點是很容易選擇其輸出電壓以便和負(fù)載電壓接近從而得到最高的效率

　　下面就來舉一個例子：

　　這是一個LED功率為112W的路燈，LED模塊分為4組，每組為7串4并，28W。

　　我們采用了香港煒達(dá)電子公司的150W，輸出28V的市電穩(wěn)壓電源VP28SA150U，其總體框圖如圖2所示：

圖2. 市電LED路燈的通用結(jié)構(gòu)

　　因為負(fù)載是7串4并。其電壓為23-24V左右，所以選用了輸出為28V的開關(guān)電源，這樣就可以采用降壓型的恒流源。而且因為其輸出電壓十分接近輸入電壓，從而可以實現(xiàn)很高的效率。實測的結(jié)果為從輸入到輸出的總效率為90.9%，功率因素為0.996。

　　這種恒壓和恒流分開的方案的最大優(yōu)點是可以插入程序調(diào)光系統(tǒng)。這樣可以進(jìn)一步節(jié)約電能40%以上，這是任何直接恒流輸出方案所無法實現(xiàn)的。

　　而且這種方案又可以配合各種不同的LED連接架構(gòu)。例如假定LED為10串3并。那么只要把上面圖中的穩(wěn)壓源的輸出改為36V，其他一切都不變就可以了。這時恒流源本身的效率可以高達(dá)98%。