某型LED驱动电源设计

摘 要：LED是一种节能、高效的光源体，随着经济的快速发展对于能源的需求也越来越大，照明电源占据着电能消耗的绝大部分，通过大量普遍使用LED，借助于LED节能、环保、高效的特点将有助于降低能源的消耗。LED照明所需要使用的驱动电源不同于传统的电源，为做好LED照明应当积极做好LED照明电源的设计。本文在分析LED照明电源特点的基础上对LED照明驱动电源的设计进行分析阐述。

关键词：LED照明；驱动电源；设计

中图分类号：TM46 文献标志码：A

0 前言

LED照明是一种节能、环保、高效的新型发光源，被誉为最为环保的绿色照明。LED照明实际是由众多的发光二极管所组成的，相较于传统的白炽灯或是荧光灯，LED照明在能耗、光效、辐射以及使用寿命等方面都有着极大的优势。为驱动LED发光体，LED照明驱动电源具有高效、高功率因数、高直流电流控制精度等的特点，本文就某型号LED照明驱动电源的设计进行分析介绍。

1 LED照明开关电源基本组成电路

LED照明电源其根本是开关电源，开关电源是在现代电力电子技术的基础上发展起来的，通过对开关晶体管的通断时间比率进行控制，在开关电源的输出端稳定地维持电压的输出。LED照明开关电源主要是由输入/输出整流滤波部分、PWM稳压控制以及开关能量转换等几大部分组成，并加上一些辅助电路，诸如欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流/短路保护电路等，主控电路和辅助电路相辅相成共同为LED照明提供所需要的低压直流电源。LED照明开关电源在工作的过程中，接入端输入的市电经过扼流线圈和电容实现市电滤波用以去除市电中的高频杂波和干扰杂波，通过滤波整流后得到所需要的高压直流电，而后输入的高压直流电经过开关电路将所输入的高压直流电转换为高频脉动直流电完成连续直流电向脉动直流的转换，而后对转换完成的高频脉动直流电进行降压降低至所需要的直流电压完成输入电的转换。最后将降压后的直流电中的高频交流部分进行滤除，从而得到所需要的纯净的低压直流电来驱动LED照明。

2 LED驱动电源系统设计

某型号LED驱动电源系统的设计如下：LED驱动电源采用的是双端正激拓扑来作为LED驱动电源高频直流转换器，在高频直流转换器工作时分为能量转移、变压器磁复位以及死区3个不同的阶段。双端正激拓扑工作时的能量转移阶段，双端正激拓扑中的开关管导通作业将双端正激拓扑所接收到的功率传递给负载并使得双端正激拓扑中的原边电流逐渐上升至最大值，当原边电流上升至最大值时双端正激拓扑中的输出整流二级管一导通一截止，加之输出滤波电感端的电压与其成比例上升，从而将一部分的能量输送至电容进行充电而另一部分则传递至负载。在双端正激拓扑工作中的变压器磁复位阶段，双端正激拓扑关闭开关管并使得二极管恢复导通，此时变压器初级线圈中的电流从最大逐步减小电流的方向与变压器原边电流的方向相同。

在变压器完成作业并完全恢复后变换器将进入到死区阶段，在这一阶段中双端正激拓扑中的初级绕组电流为零且无法压降，次级线圈输出电压也为零，双端正激拓扑中的开关管处于关闭状态。外部输入电压施加在两个开关管两端各承受Vdc/2的电压。在双端正激拓扑的死区阶段后双端正激拓扑中的开关管恢复导通，从而使得双端正激拓扑进入到下一个周期的作业中。

LED驱动电源中PWM控制电路部分的设计：某型号LED驱动电源中的PWM控制电路采用的是UC3845模块，此控制模块内部含有可调振荡器、高增益误差放大器以及电流取样比较器等多个集成模块，上述模块的应用能够满足LED驱动电源低压条件所需。LED驱动电源中的PWM控制电路将能够根据所反馈的电压和电流信号实现对于输出PWM脉冲信号占空比的精确调节，从而稳定输出电压使其保持在一个较为稳定的区间范围内。

PWM控制电路结构图如图1所示，PWM控制电路中的电阻R6和电容C9直接决定着UC3845模块内部振荡器所产生的震荡频率，UC3845模块所产生的振荡周期锯齿波将从4管脚发出。振荡频率可以根据计算公式算出。UC3845模块将由6管脚产生PWM控制信号，由6管脚所产生的PWM信号频率就是LED驱动电源的工作频率，为确保PWM信号的不产生杂波其频率为UC3845模块振荡频率的1/2。LED驱动电源中的PWM控制电路中的占空比将由UC3845模块2管脚的电压和3管脚的电流反馈信号来决定。LED驱动电源中的PWM控制电路结构图如图1所示。

LED驱动电源中的电压反馈电路主要是基于TL431和线性光耦所设计的。内置于LED驱动电源中的电压反馈电路中的IC3和TL431为精密稳压源，所输出的基准电压为Uref2.5V。LED驱动电源中的电压反馈电路中的反馈信号Ufb直接与UC3845模塊中的2管脚相连，UC3845模块根据Vfb的变化来对UC3845模块所输出的PWM脉冲信号下个周期的占空比进行相应的调整。Vfb的变化与占空比的变化呈正比。

LED驱动电源中的电流反馈电路设计：其输入电流由双端正激电路所输出，LED驱动电源中的电流反馈电路中的电容器其主要用于抑制采样电流信号中的尖峰脉冲。电阻为一个低阻值的无感精密采样电阻。LED驱动电源中的电流反馈电路通过将双端正激电路所产生的电流信号转换为电压信号后输送至UC3845模块中的3管脚。

3 LED驱动电源测试

在完成了对于LED驱动电源的设计后需要对LED驱动电源进行测试。通过对LED驱动电源进行带载输出电压波纹测试将能够直接反映出LED驱动电源输出电压的稳定性。在测试过程中LED驱动电源的输出端直接与负载相连接，LED驱动电源所输出电压的最大波动值的绝对值即为电压波动范围。LED驱动电源输出需要具有良好的电压稳定性，如电压波纹太大将不利于LED负载的正常工作。通过对设计的LED驱动电源进行测试发现，输出功率达到额定功率时所设计的LED驱动电源波纹处于误差允许的区间范围内。此外，转换效率也是LED驱动电源的一个重要衡量指标，通过检测计算所设计的LED驱动电源在额定功率下转变效率超过92%满足使用要求。

结语

LED驱动电源的设计质量直接影响着LED照明产品的性能。本文对某型LED驱动电源的设计方案进行了讨论并就产品进行了测试，确定所设计的某型LED驱动电源满足使用要求。

参考文献

[1]黄云.LED驱动电源设计（文摘版）[J].工程技术，2015（42）：250.

[2]沈霞，李红伟，许瑾.基于无光耦反激变换器的LED驱动电源设计[J].电测与仪表，2012，49（7）：97-100.

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