一種高性能可智能控制型LED路燈驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì)

　　摘要：本文針對(duì)傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電源電能損耗大、效率和智能化程度低的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一款適用于大功率LED路燈的高性能可智能控制型驅(qū)動(dòng)電源。本文選擇了多級(jí)驅(qū)動(dòng)方案，即功率因數(shù)校正(PFC)電路、LLC諧振控制電路和多路恒流輸出的三級(jí)式結(jié)構(gòu)。本文采用合理的設(shè)計(jì)，優(yōu)化了功率校正因數(shù)，增大了輸入電壓范圍，提高了整機(jī)效率，使輸出電流在全負(fù)載范圍內(nèi)更加穩(wěn)定，同時(shí)增加了PWM調(diào)光控制功能，可根據(jù)外界環(huán)境的變化智能控制LED路燈的亮度，從而達(dá)到進(jìn)一步節(jié)能減排的效果。

　　引言

　　由于具有高光效、長(zhǎng)壽命、燈具效率高、環(huán)保和易于調(diào)光控制等優(yōu)點(diǎn)，半導(dǎo)體照明是目前被各國(guó)公認(rèn)為最有發(fā)展前景的高效照明產(chǎn)業(yè)，被稱作繼白熾燈、熒光燈后照明光源的又一次革命^[1]。我國(guó)推出的“十城萬(wàn)盞”計(jì)劃^[2]，使LED路燈得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。但是，LED路燈在取代傳統(tǒng)路燈的道路上還有許多亟待解決的難題，主要包括光學(xué)設(shè)計(jì)、散熱以及驅(qū)動(dòng)電源等問(wèn)題，同時(shí)智能控制和無(wú)線通信也成為L(zhǎng)ED路燈的研究重點(diǎn)。

　　本文采用多級(jí)驅(qū)動(dòng)方案，使驅(qū)動(dòng)具有較高的功率因數(shù)和效率，并解決了傳統(tǒng)方案驅(qū)動(dòng)器件多、成本高、體積大的缺陷。易于調(diào)光控制也是LED照明的一大優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)中采用了可PWM調(diào)光的模塊，使得驅(qū)動(dòng)電源具有智能控制的接口，便于在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)LED路燈智能照明控制系統(tǒng)。

　　1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　本系統(tǒng)采用3級(jí)驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1，前級(jí)是功率因數(shù)校正電路，主要作用是采用諧波抑制技術(shù)限制諧波的含量。中間級(jí)是LLC諧振電路，完成隔離和降壓功能，保證電路具有較高的轉(zhuǎn)換效率。最后一級(jí)為恒流輸出電路，為L(zhǎng)ED提供恒定的電流，同時(shí)具有PWM調(diào)光控制功能，通過(guò)智能控制系統(tǒng)來(lái)調(diào)節(jié)LED的亮度。

　　2 驅(qū)動(dòng)電路原理及實(shí)現(xiàn)

　　2.1 PFC電路的設(shè)計(jì)

　　為了提高電能的利用率，現(xiàn)在一般的開(kāi)關(guān)電源都需要在前級(jí)加入功率因數(shù)校正(PFC)電路^[3]，其中升壓PFC有源功率因數(shù)校正是最具成本效益的方法。本文采用PI公司推出的PFS708EG專用芯片，該芯片具有極高的集成度，集成了一個(gè)連續(xù)導(dǎo)通模式(CCM)升壓PFC控制器、柵極驅(qū)動(dòng)器、超低反向恢復(fù)二極管和高壓功率MOSFET，采用了創(chuàng)新的恒定伏秒/安秒控制方法，可極大減少元器件數(shù)量、降低裝配成本和布板尺寸^[4]。圖2所示為PFS708EG的典型應(yīng)用圖。

　　本設(shè)計(jì)采用一種恒定的安培-秒導(dǎo)通時(shí)間和恒定的伏-秒關(guān)斷時(shí)間控制方法，該方法可以調(diào)節(jié)輸出電壓和整形輸入電流以使其符合諧波電流限值(高功率因數(shù))。即控制開(kāi)關(guān)電流在導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)具有恒定的安培-秒從而使平均輸入電流跟隨輸入電壓，同時(shí)保持由升壓電感器的電磁特性所決定的恒定的伏-秒平衡，從而調(diào)節(jié)輸出的電壓和功率。如下所示，設(shè)置關(guān)斷時(shí)間(t_off)的恒定伏-秒為：

　　上式表明，輸入電流i_IN正比于輸入電壓V_IN，因此滿足了對(duì)于功率因數(shù)校正的基本要求。