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    一款恒流驅動方式LED電源方案詳解

    鉅大LARGE  |  點擊量:1986次  |  2019年12月28日  

    負載的電流采樣由串聯在LED負載與地之間的采樣電阻完成,經一級跟隨、一級同相放大之后分別給單片機和PWM控制芯片;電壓采樣由負載和電流采樣電阻上的電壓分壓完成,經一級跟隨分別給單片機和PWM控制芯片。為完成恒壓與恒流模式的切換,分別在電壓采樣回路與電流采樣回路與PWM控制芯片間各加入一個N溝道MOSFET作為電子開關,完成切換。為保證反饋的穩定性在MOSFET后再加一級跟隨后將反饋信號傳遞給PWM控制芯片。


    一、方案比較與選擇


    1電路拓撲結構方案


    方案一:采用反激式拓撲結構的功率因數校正電路,優點是將功率因數校正與電源變換器合二為一,可以大大減少電路的損耗,提高電路的整體效率,缺點是應用在反激式電路的有源功率因數校正控制芯片種類較少,且電路比較復雜,很難設計與單片機合適的接口電路,不容易使用單片機進行控制。


    方案二:將功率因數校正電路與主控電路分開,采用Boost型的功率因數校正電路后接電源變換器的方案,優點是電路結構簡單,并不涉及單片機對功率因數校正電路的控制,只需使功率因數校正部分輸出一個穩定的電壓即可,缺點是會一定程度上降低設計的整體效率。


    鑒于本題要求步進調壓的功能,需要單片機對PWM控制芯片有一個良好而穩定的控制,故選擇方案二。


    2電源變換器方案


    方案一:采用半橋變換電路,優點是高頻變壓器利用率高,傳輸功率大,電路效率很高,缺點是電路較復雜,且有直通危險。


    方案二:采用單端反激變換電路,優點是電路結構簡單,缺點是高頻變壓器利用率低,需要留有氣隙,電路效率不高。


    鑒于本題要求最大負載只有10個1W的led,傳輸功率較小,故采用方案二,即反激式電路拓撲結構。


    3閉環反饋控制方案


    方案一:采用軟件閉環反饋控制,即使用單片機進行各參數的采樣,然后直接由單片機對PWM控制芯片進行控制,調節占空比。優點是電路結構簡單,缺點是反饋回路會受到采樣精度、采樣速度、單片機運算速度等因素的影響,使反饋系統變得不穩定。


    方案二:采用硬件閉環反饋控制,即使用硬件電路構建反饋電路,由PWM控制芯片自身根據反饋信號調節占空比,而單片機對PWM控制芯片只是進行輔助調整。優點是反饋速度快,調節精度高,缺點是易受外部干擾。


    4有源功率因數校正方案


    方案一:采用UC3854作為有源功率因數校正電路的主控芯片。優點是功率因數校正系數可達99.5%,缺點是外圍電路非常復雜且調試困難,方案二:采用MC33260作為有源功率有源功率因數校正電路的主控芯片。優點是外圍電路簡單,缺點是功率因數校正率與UC3854相比略低。


    220VAC經工頻變壓器降壓為36VAC,經開機沖擊電流抑制電路輸入到功率因數校正電路中,再經高頻隔離變壓器給串聯在一起的LED燈供電,在LED燈處分別進行電壓、電流采樣,返回給PWM控制芯片和單片機,由單片機給定基準電壓來控制PWM控制芯片,進而達到控制LED燈恒流可調的目的。


    系統總體結構框圖如圖1所示。


    圖1系統總體框圖


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