方曉敏+胡敬慰

摘 要：針對LED驅動電源功率小，含有電解電容限制LED光源壽命，文章設計了一種三相輸入大功率LED驅動電源，包括主電路及控制電路；控制電路包括用于驅動主電路中開關管的驅動電路、用于控制驅動電路的PWM產生電路，以及用于進行系統環(huán)路中電流電壓補償的環(huán)路補償電路。本LED驅動電源，沒有大功率電解電容，壽命長、體積小、輸出穩(wěn)定、驅動效果好，適用于大功率LED光源的驅動。

關鍵詞：LED；驅動電源；三相輸入

中圖分類號：TG434.1 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）30-0130-02

1 概述

LED作為一種新光源，與原有的照明光源相比具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長、色彩豐富等優(yōu)點，其具有的各種優(yōu)勢促進了LED市場的發(fā)展。使用LED照明時，需要有配套的驅動電源來驅動LED。目前市場上的LED驅動電源大多含有電解電容，限制了LED光源的壽命優(yōu)勢。同時，現有的LED驅動電源，其功率大多只有幾十瓦，無法滿足工廠、廣場等場所需要大功率LED光源的需求。因此，需要研制一種無電解電容的大功率LED驅動電源來滿足上述需求。

2 驅動電源方案設計

為了滿足大功率LED光源驅動電路的需求，本文設計了一種三相輸入大功率LED驅動電源，如圖1所示，包括主電路及控制電路；控制電路包括用于驅動主電路中開關管的驅動電路、用于控制驅動電路的PWM產生電路，以及用于進行系統環(huán)路中電流電壓補償的環(huán)路補償電路。

2.1 主電路設計

如圖2所示，主電路包括依次連接的輸入端整流濾波單元、上下開關管、隔直電容、變壓器及輸出端整流濾波單元。其中，輸入端整流濾波單元為單電容半橋結構，由整流二極管D1-D6、電容C1組成。開關管選用大功率MOS管，上開關管T1的漏極和下開關管T2的源極分別連接輸入端整流濾波單元的輸出端，上開關管T1的源極和下開關管T2的漏極連接，隔直電容Cb設于下開關管T2和變壓器T的一次側之間，輸出端整流濾波單元連接變壓器T的二次側，具體為由二極管D7、D8、電感L和電容C2構成的全波整流電路。

采用上述電路，解決了電解電容嚴重影響LED驅動電源壽命，以及現有的單項電輸入的無電解電容LED驅動電源因含有使人眼疲勞的工頻頻閃的缺點。同時，采用單電容的半橋結構，解決了輸入電壓高且無電解電容時的體積、成本、波紋問題。

PWM產生電路用于將模擬信號轉化為固定周期的PWM信號，為現有LED驅動電路中的常規(guī)組成部分，其具體電路結構已較為成熟，在此不作詳細說明。

2.2 驅動電路設計

驅動電路連接上下開關管，用于將PWM信號轉換為上下開關管的驅動信號。具體的，如圖3所示，本實施例中驅動電路包括集成驅動芯片IR、電阻R1、R2、電容C3、C4、二極管D9-D11。其中，集成驅動芯片IR選用IR2113，其VDD和VCC腳接15V供電電源，Hin和Lin腳分別接收PWM產生電路輸出的高低電平信號，SD、VSS和COM腳接地；IR的HO腳連接電阻R1的一端和二極管D9的負極，電阻R1的另一端和二極管D9的正極連接上開關管T1的柵極；IR的VB腳連接電容C3的一端和二極管D10的負極，電容C3的另一端連接IR的VS腳及開關管T1的源極；IR的VCC腳連接二極管D10的正極和電容C4的一端，電容C4的另一端接地；IR的LO腳連接電阻R2的一端和二極管D11的負極，電阻R2的另一端和二極管D11的正極連接下開關管T2的柵極。

2.3 電流補償網絡

本文中，針對LED的負載特性，通過設計電流補償網絡和電壓補償網絡，實現了適合LED的精確限壓的恒流驅動方式。

具體的，如圖4所示，電流補償網絡包括電阻R3-R12、Rs、電容C5-C10、光耦OPT1、放大器U1、U2及第一穩(wěn)壓源。電感L2的一端連接15V供電電源，另一端連接電容C5的一端和光耦OPT1的4腳；光耦OPT1的1腳接15V供電電源，2腳接電阻R4的一端，3腳接電阻R3的一端及反饋信號輸出端FB；電阻R4的另一端連接電容C6、C7和第一穩(wěn)壓源的3腳，電容C6的另一端連接電阻R7的一端和放大器U1的反相端，電阻R7的另一端連接電容C9的一端和放大器U1的輸出端；電阻R6的一端連接15V供電電源，另一端連接電阻R8、電容C8的一端及放大器U1的同相端；電容C9的另一端連接電阻R9的一端，電阻R9的另一端連接電阻R11、R12、電容C10的一端及放大器U2的反相端；電阻R11的另一端連接點入R10的一端和放大器U2的輸出端，電阻R10的另一端連接電容C7的另一端和第一穩(wěn)壓源的1腳；放大器U2的同相端連接采樣電流輸入端和電阻Rs的一端；電阻R3、R8、R12、Rs、電容C5、C8、C10及第一穩(wěn)壓源的2腳接地。

2.4 電壓補償網絡

如圖5所示，電壓補償網絡包括電阻R13-R17、電容C11-C13及第二穩(wěn)壓源；電阻R13的一端連接光耦OPT1的2腳，另一端連接電阻R14、電容C11及第二穩(wěn)壓源的3腳，電阻R14的一端連接電容C12的一端，電容C11的另一端連接電阻R15、R16、R17的一端、第二穩(wěn)壓源的1腳及電容C12的另一端；電阻R15的另一端連接采樣電壓輸入端和電容C13的一端，電容C13的另一端連接電阻R16的另一端，電阻R17的另一端連接第二穩(wěn)壓源的2腳并接地。

3 結束語

本文設計的三相輸入大功率LED驅動電源，主電路的輸入端整流濾波單元均采用單電容半橋結構，與傳統的雙電容半橋電路相比少用一個隔直電容，降低了成本，且用于LED驅動時具有良好的啟動特性。輸出端整流濾波單元則采用了全波整流結構，減少了整流二極管使用數量，體積小且成本低。本驅動電路的結構簡單且驅動效果好，結合環(huán)路補償電路，對LED的驅動更穩(wěn)定。本LED驅動電源，沒有大功率電解電容，壽命長、體積小、輸出穩(wěn)定、驅動效果好，適用于大功率LED光源的驅動，具有良好的實用性和市場前景。

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