大功率区域照明LED驱动电源方案

最新更新时间:2013-09-28来源: 电子发烧友关键字:大功率  区域照明  LED驱动 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章

  1 前言

  在各种能源消耗中,据统计在照明领域电能的消耗占总电能消耗20%,因此提高照明的能源使用效率、降低其能源消耗具有十分重要的意义。采用高能效的LED 照明正在成为目前主要的发展方向。

  从目前的照明领域现状来看,应用于大功率区域照明的现有光源(如金属卤素灯、高压钠灯、线性荧光灯及紧凑型荧光灯)存在着不少局限,如高压钠灯的显色性差,金属卤素灯的典型灯具损耗较高(40%)且其从启动到发光至完整亮度经历的时间可能长达10 分钟,线性荧光灯的冷温度性能差,紧凑型荧光灯的启动速度也较慢。

  LED 具有传统光源不具备的优势,例如发出每流明光所消耗的电能更少、方向控制性更好、色彩质量更佳、环保,并且其开启和关闭能够更方便地控制,便于自动检测环境光从而改变亮度;随着高亮度的(LED)成本下降和性能的提高,在大功率区域照明方面,越来越多地用LED 取代金属卤素灯、高压钠灯,此外,LED 的可靠性也更好,利于降低维护成本及总体拥有成本。

  2 大功率区域照明对LED 驱动电源的要求

  (1)高可靠性。

  能适应恶劣的环境的要求, 特别像LED 路灯的驱动电源,因为安装在高空,维修不方便。

  (2)高效率。

  LED 是节能产品,驱动电源的效率要高。电源的效率高,它的耗损功率小,在灯具内发热量就小,也就降低了灯具的温升。

  延长了LED 灯具的使用寿命。

  (3)高功率因数。

  对于大功率区域照明对LED 驱动电源,如果功率因数低,会对电网产生较严重的污染。

  (4)驱动方式。

  现在通行的有两种:其一是一个恒压源供多个恒流源,每个恒流源单独给每路LED 供电。另一种是直接恒流供电,LED串联或并联运行。多路恒流输出供电方式是大功率区域照明LED 驱动电源发展方向。

  (5)浪涌保护。

  由于LED 元件抗浪涌电流的能力比较差, LED 驱动控制电源必须采取抑制浪涌电流的措施。

  3 大功率区域照明LED 驱动电源方案

  在大功率LED 区域照明应用中,常见的是用市电交流220V 作输入电源,通采用工频变压器降压,其缺点是体积大,输出电流稳定性差,效率低。因此设计研究体积小、输出电流稳定、效率高、可靠性高的LED 驱动电源,具有很大的实际意义。

  本文提出了基于BUK 变换器的恒流源LED 驱动电路设计方案,如图1 所示。

  

  图1 大功率区域照明LED 驱动电路原理图

  3.1 AC/DC 开关电源(36V/240W)原理

  (1)PWM整流电路原理。

  传统的晶闸管相控整流输入电流滞后于电压,滞后角随着a的增大而增大,位移因数随之降低,输入电流中谐波分量大,功率因数很低。二极管整流虽位移因数接近1,但输入电流中谐波分量很大,所以功率因数也很低。因此AC/DC 整流降压采用PWM整流电路, 其工作原理如图2 所示,在整流运行状态下, 当外加电压》 0 时,由V2、D4、D1、L 和V3、D1、D4、L 分别组成两个升压斩波电路。当V2 导通时,外部电源通过V2、D4 向L 储能,当外加电压《 0 时,由V1、D3、D2、L 和V4、D2、D3、L 分别组成两个升压斩波电路,工作原理和外加电压》 0 时类似;当V2 关断时,L 中储存的能量通过D1、D4 向直流侧C 充电。由于的L 滤波作用,谐波电压只使输出电流产生很小的脉动。

  

  图2 PWM 整流电路原理图  (2)PWM整流电路的控制方法。

  PWM整流电路的控制方法是通过运算求出直流输入电压指令值,再引入直流电压反馈,通过对直流电流的控制而使其跟踪指令电流值。其原理如图3 所示。

  

  图3 电流控制电路原理图。

  控制系统的闭环是整流器直流侧电压控制环,直流电压给定信号和实际直流电压Ud 比较后送入PI 调节器,PI 调节器的输出为一直流电流信号Id,Id 的大小和整流器交流输入电流幅值成正比。当负载电流增大时,C 放电而使其Ud 下降,PI调节器的输入端出现正偏差,使其输出Id 增大,使整流器交流输入电流增大,也使Ud 回升。 负载电流减小时,调节过程和上述过程相反。

  3.2 SLM2842 恒流驱动原理

  大功率区域照明一般采用交流市电供电,故采用比较高的输出电压(36V 以上)以提高效率,故采用降压型恒流源。采用大功率降压SLM2842J 的实际电路,输出电压为36V,输出功率可达60W,最高效率可达98%.其原理如图4 所示。

  

  图4 SLM2842 恒流驱动电路原理图。

  3.3 驱动电源的主要功能及技术指标

  3.3.1 输出架构

  (1)负载为6 组LED,每组为8 串5 并;(2)AC/DC 恒压开关电源输出为28V,最大功率200W,效率92%;(3)可调光降压型恒流模块SLM2842JD,输入电压28V,输出电流1.4A;(4)程序调光控制器可在点灯后启动,并按照一定程序自动调光。

  3.3.2 输出电流

  LED 是非线性器件,当正向电压变化10%将引起正向电流变化30%.另外,当环境温度升高时,LED 正向工作电压将下降,引起正向电流增加,电流增加又将引起管芯结温进一步的增加,如此不断的恶性循环电流会越来越大,以致损坏LED.

  故不能采用电压控制。LED 电流与LED 光通量的比值是非线性的,应该使LED 在高光效电流值下工作。多个LED 可以串联驱动,电流恒定,可以使电路的效率提高而使其亮度均匀。

  本文提出驱动电源的其电流误差小±5%(如图5 所示)。

  

  图5 SLM2842 恒流特性图

  3.3.2 亮度调节功能

  在区域LED 照明应用中,都需要LED 调光功能。通常的调光方式是减少LED 电流或者是让LED 快速导通和截止。由于输出光强度不全与电流成正比,LED 光谱在电流低于额定值时还常会移动,所以减少LED 电流不是很有效率的做法,需要大范围的调节电流才能达到较好调光效果。本文提出驱动电源的包含PWM调光功能的降压转换电路,能不断接通和切断LED 与电路的联接,这种架构让控制回路永远处于运行状态,故能提高响应速度。

  3.3.3 保护功能

  (1)过压、欠压保护。

  2842 芯片的关闭阈值设在36V,开启阈值设在10V.输出电压可在达到过电压设定值时驱动器自动关闭电源。

  (2)短路、断路保护。

  当LED 发生短路故障时,驱动器输出电流恒定,其它LED仍能正常工作;当LED 发生断路故障时,输出电压可在达到过电压关闭阈值时驱动器自动关闭电源,以起到短路、断路保护作用。

  4 结束语

  大功率区域照明LED 驱动电源技术将向智能化、网络化方向发展。系统模式是在能源管理控制器的控制下通过模/ 数转换电路采集现场数据反馈到控制终端,对环境的亮度、LED灯组温度等参数实时控制,实现对区域照明系统的智能化控制。采用Zigbee 技术可为大功率LED 区域照明系统组成一个区域网络。

关键字:大功率  区域照明  LED驱动 编辑:探路者 引用地址:大功率区域照明LED驱动电源方案

上一篇:大功率区域照明LED驱动电源方案
下一篇:简易自动充电装置原理图

推荐阅读最新更新时间:2023-10-12 22:27

小型LCD背光的LED驱动电路设计
  过去几年来,小型彩色LCD显示屏已经被集成到范围越来越宽广的产品之中。彩色显示屏曾被视为手机的豪华配置,但如今,即便在入门级手机中,彩屏已成为一项标配。幸好,手机产业的经济规模性(全球手机年出货量接近10亿部)降低了LCD彩色显示屏的成本,并使它们集成在无论是便携医疗设备、通用娱乐遥控器、数字相框/图像查看器、教育玩具,或是最新具有WiFi功能的VoIP无绳电话等其他产品中都具有吸引力。   彩色LCD显示屏需要白色背光,以便用户在任何光照环境下都能正常地观看。这个背光子系统包括1个高亮度白光发光二极管(LED)阵列、1个扩散器(diffuser)以扩散光线和1个背光驱动器将可用电能稳压为恒定电流以驱动LED.一块1到1.5英
[电源管理]
小型LCD背光的<font color='red'>LED驱动</font>电路设计
车用高亮度LED驱动电路
 近年来,高亮度LED应用发展神速,特别是在指示牌、交通信号灯方面。而对汽车应用来说,LED亦有极大的吸引力,长寿命、抗震、高效、对光源良好的控制能力,都是它的优势。当然,相对于白炽灯,LED需要驱动电路,还有汽车电气是靠酸铅蓄电池供电的,是机械驱动的交流发电机充电,这类电池适合白炽灯,不适用LED,因此,设计一种稳压性能良好而又低噪声的驱动电路是十分必要的。  理论上,LED光输出与驱动电流有关,而与电源电压无关。最对低要求应用,如果电源电压稳定的话,一个电阻就可限制电流。值得注意的是,对这种最简单的应用电路,LED在一定程度上显示出自稳定特性。亦即,若温度升高的话,LED的光输出减少,但同时其正向压降亦降低,使驱动电流增
[电源管理]
车用高亮度<font color='red'>LED驱动</font>电路
基于LT3956设计的80V恒流恒压HBLED驱动技术
Linear 公司的LT3956 是80V输入80V输出恒流恒压DC/DC转换器,非常适合用来驱动大电流高亮度LED(HBLED).3000:1真彩色PWM调光,输入电压从4.5V到80V,输出电压高达80V,内部集成了3.3V/80V开关,可调频率从100kHz到1MHz,能以升压,降压,升降压,SEPIC或反激模式驱动LED,主要用于大功率LED,电池充电器和精密电流限压稳压器.本文介绍了LT3956主要特性,方框图,以及多种应用电路,包括效率95%25W WLED汽车头灯驱动电路图, 升-降压模式LED驱动电路图, 超大电容充电电路图,以及降压模式90W LED驱动电路图等. 80VIN, 80VOUT Constant-C
[电源管理]
基于LT3956设计的80V恒流恒压HB<font color='red'>LED驱动</font>技术
简论大功率数字电源产品
    1 引言   上世纪60年代,开关电源问世,并逐步取代了线性稳压电源和可控硅相控电源。40多年来,开关电源技术有了飞速发展和变化,经历了功率半导体器件应用、高频化和软开关技术、开关电源系统综合集成的三大技术发展阶段。从上世纪80年代开始,高频化和软开关技术的开发研究,使功率变换器效率更高、性能更好、重量更轻、体积更小。高频化和软开关技术是过去20年国际电力电子界研究的热点之一。上世纪90年代中期,集成电力电子系统和集成电力电子模块技术开始发展,成为近十几年来国际电力电子业界努力解决的问题。提升功率半导体器件高效率性能,提高开关电源的功率密度,计算机辅助设计和测试技术应用,高频磁集成与同步整流技术的应用,模块化分布式电
[电源管理]
简论<font color='red'>大功率</font>数字电源产品
新型可设定电流的LED驱动器原理
HV9925是Supertex公司2006年推出的一款新型LED驱动器集成电路。其实质上是一个高输入电压的DC/DC转换器,市电 (85~264Vac)经全波整流及滤波后由HV9925来驱动串联的LED负载,也可以采用20~400V作为输入电压来驱动LED负载,所以它是一种 适合通用交流市电供电和极宽直流电压输入的LED驱动器。该驱动器其他特点:驱动高亮度白光LED 10~12个;驱动LED的电流可由外设的电阻值来设定,最大的驱动电流可达50mA;有使能端可控制驱动器的工作(高电平有效),并可以利用此端输入 PWM信号,用改变脉冲宽度来调节LED的亮度。该器件内部是一个固定关断时间的降压式DC/DC转换器,其开关管耐压达50
[电源管理]
LED驱动IC涨价加剧行业两极分化,16家产业链厂商的IPO获受理
本周内,LED驱动IC大厂的涨价函此起彼伏,可谓一封接一封。这些涨价函都指出,产品价格上涨的原因都受原材料价格节节攀升致产品成本不断上升,加之产能持续紧缺等因素影响,不过LED驱动IC持续涨价给终端厂商带来很大的压力。 与此同时,在国产替代的趋势下,越来越多半导体企业加速上市的征程。本周内,比亚迪半导体、奥比中光、思特威、龙芯中科、天德钰、华勤技术、好达电子、奉天电子、臻镭科技、盛景微、思林杰、铭赛科技、兆驰光元、三赢兴、晶科能源、华盛锂电16家企业IPO获得受理。 LED驱动IC涨价加剧行业两极分化 近期,士兰微、晶丰明源、明微电子、富满电子等LED驱动IC厂商纷纷发布调价函,尽管各家涨幅不尽相同,但相似的是,所有涨价函都指出,
[手机便携]
TMS320F2812的大功率数字开关电源电路设计
本文结合电力电子技术和嵌入式技术,设计了基于DSP处理器TMS320F2812的 大功率 数字开关 电源 ,实现数字化采样、运算、控制输出、系统监控和人机接口等功能。该设计充分发挥DSP处理器精度高、速度快等特点,提高了开关电源的输出精度、智能度、集成度和系统稳定性。 1 、系统硬件电路设计 本设计主要由输入电网滤波、输入整流滤波、DC-DC变换、输出滤波、DSP控制电路、驱动电路、电压电流反馈电路、辅助黾源电路、人机接口电路等几部分组成。该设计总体设计框图如图1所示: 其基本原理是:交流输入电压经电网滤波、整流滤波得到直流电压,该直流电压在DC-DC变换电路内部经过高频逆变、高频变压器隔离变换、整流等一系列变换后输出直
[电源管理]
TMS320F2812的<font color='red'>大功率</font>数字开关电源电路设计
英飞凌推出采用TOLx 封装的全新车用60V和120V OptiMOS 5,适用于24 V-72 V 供电的大功率 ECU
英飞凌推出采用TOLx 封装的全新车用60V和120V OptiMOS 5,适用于24 V-72 V 供电的大功率 ECU 【2023年10月11日,德国慕尼黑讯】交通系统的电气化进程正在不断加快。除了乘用车外,两轮车、三轮车和轻型汽车也越来越多实现了电气化。因此,由24V-72V电压驱动的车用电子控制单元(ECU)市场预计将在未来几年持续增长。英飞凌科技股份公司(FSE代码:IFX / OTCQX代码:IFNNY)针对这一发展趋势,推出采用高功率TOLL、TOLG和TOLT封装的新半导体产品,进一步补充其OptiMOS™ 5 系列60V至120V 车用MOSFET 产品组合。这些产品能以小巧外形提供出色的热性能与卓越的开关性
[电源管理]
英飞凌推出采用TOLx 封装的全新车用60V和120V OptiMOS 5,适用于24 V-72 V 供电的<font color='red'>大功率</font> ECU
小广播
最新电源管理文章
换一换 更多 相关热搜器件
电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved