三相输入大功率LED驱动电源设计

1、    三相输入大功率led驱动电源设计    方晓敏+胡敬慰摘 要：针对led驱动电源功率小，含有电解电容限制led光源寿命，文章设计了一种三相输入大功率led驱动电源，包括主电路及控制电路；控制电路包括用于驱动主电路中开关管的驱动电路、用于控制驱动电路的pwm产生电路，以及用于进行系统环路中电流电压补偿的环路补偿电路。本led驱动电源，没有大功率电解电容，寿命长、体积小、输出稳定、驱动效果好，适用于大功率led光源的驱动。关键词：led；驱动电源；三相输入：tg434.1 文献标志码：a ：2095-2945（2017）30-0130-021 概述l

2、ed作为一种新光源，与原有的照明光源相比具有节能、环保、寿命长、色彩丰富等优点，其具有的各种优势促进了led市场的发展。使用led照明时，需要有配套的驱动电源来驱动led。目前市场上的led驱动电源大多含有电解电容，限制了led光源的寿命优势。同时，现有的led驱动电源，其功率大多只有几十瓦，无法满足工厂、广场等场所需要大功率led光源的需求。因此，需要研制一种无电解电容的大功率led驱动电源来满足上述需求。2 驱动电源方案设计为了满足大功率led光源驱动电路的需求，本文设计了一种三相输入大功率led驱动电源，如图1所示，包括主电路及控制电路；控制电路包括用于驱动主电路中开关管的驱动电路、用于

3、控制驱动电路的pwm产生电路，以及用于进行系统环路中电流电压补偿的环路补偿电路。2.1 主电路设计如图2所示，主电路包括依次连接的输入端整流滤波单元、上下开关管、隔直电容、变压器及输出端整流滤波单元。其中，输入端整流滤波单元为单电容半桥结构，由整流二极管d1-d6、电容c1组成。开关管选用大功率mos管，上开关管t1的漏极和下开关管t2的源极分别连接输入端整流滤波单元的输出端，上开关管t1的源极和下开关管t2的漏极连接，隔直电容cb设于下开关管t2和变压器t的一次侧之间，输出端整流滤波单元连接变压器t的二次侧，具体为由二极管d7、d8、电感l和电容c2构成的全波整流电路。采用上述电路，解决了电

4、解电容严重影响led驱动电源寿命，以及现有的单项电输入的无电解电容led驱动电源因含有使人眼疲劳的工频频闪的缺点。同时，采用单电容的半桥结构，解决了输入电压高且无电解电容时的体积、成本、波纹问题。pwm产生电路用于将模拟信号转化为固定周期的pwm信号，为现有led驱动电路中的常规组成部分，其具体电路结构已较为成熟，在此不作详细说明。2.2 驱动电路设计驱动电路连接上下开关管，用于将pwm信号转换为上下开关管的驱动信号。具体的，如图3所示，本实施例中驱动电路包括集成驱动芯片ir、电阻r1、r2、电容c3、c4、二极管d9-d11。其中，集成驱动芯片ir选用ir2113，其vdd和vcc脚接15v

5、供电电源，hin和lin脚分别接收pwm产生电路输出的高低电平信号，sd、vss和com脚接地；ir的ho脚连接电阻r1的一端和二极管d9的负极，电阻r1的另一端和二极管d9的正极连接上开关管t1的栅极；ir的vb脚连接电容c3的一端和二极管d10的负极，电容c3的另一端连接ir的vs脚及开关管t1的源极；ir的vcc脚连接二极管d10的正极和电容c4的一端，电容c4的另一端接地；ir的lo脚连接电阻r2的一端和二极管d11的负极，电阻r2的另一端和二极管d11的正极连接下开关管t2的栅极。2.3 电流补偿网络本文中，针对led的负载特性，通过设计电流补偿网络和电压补偿网络，实现了适合led的

6、精确限压的恒流驱动方式。具体的，如图4所示，电流补偿网络包括电阻r3-r12、rs、电容c5-c10、光耦opt1、放大器u1、u2及第一稳压源。电感l2的一端连接15v供电电源，另一端连接电容c5的一端和光耦opt1的4脚；光耦opt1的1脚接15v供电电源，2脚接电阻r4的一端，3脚接电阻r3的一端及反馈信号输出端fb；电阻r4的另一端连接电容c6、c7和第一稳压源的3脚，电容c6的另一端连接电阻r7的一端和放大器u1的反相端，电阻r7的另一端连接电容c9的一端和放大器u1的输出端；电阻r6的一端连接15v供电电源，另一端连接电阻r8、电容c8的一端及放大器u1的同相端；电容c9的另一端连

7、接电阻r9的一端，电阻r9的另一端连接电阻r11、r12、电容c10的一端及放大器u2的反相端；电阻r11的另一端连接点入r10的一端和放大器u2的输出端，电阻r10的另一端连接电容c7的另一端和第一稳压源的1脚；放大器u2的同相端连接采样电流输入端和电阻rs的一端；电阻r3、r8、r12、rs、电容c5、c8、c10及第一稳压源的2脚接地。2.4 电压补偿网络如图5所示，电压补偿网络包括电阻r13-r17、电容c11-c13及第二稳压源；电阻r13的一端连接光耦opt1的2脚，另一端连接电阻r14、电容c11及第二稳压源的3脚，电阻r14的一端连接电容c12的一端，电容c11的另一端连接电阻

8、r15、r16、r17的一端、第二稳压源的1脚及电容c12的另一端；电阻r15的另一端连接采样电压输入端和电容c13的一端，电容c13的另一端连接电阻r16的另一端，电阻r17的另一端连接第二稳压源的2脚并接地。3 结束语本文设计的三相输入大功率led驱动电源，主电路的输入端整流滤波单元均采用单电容半桥结构，与传统的双电容半桥电路相比少用一个隔直电容，降低了成本，且用于led驱动时具有良好的启动特性。输出端整流滤波单元则采用了全波整流结构，减少了整流二极管使用数量，体积小且成本低。本驱动电路的结构简单且驱动效果好，结合环路补偿电路，对led的驱动更稳定。本led驱动电源，没有大功率电解电容，寿命长、体积小、输出稳定、驱动效果好，适用于大功率led光源的驱动，具有良好的实用性和市场前景。参考文献：1吴运铨.基于pwm大功率led驱动电源的设计j.机电技术，2016，02，85-87.2王天昊，兰春光.大功率led驱动电源的设计与调试j.黑龙江科技大学学报，2016，05，569-572.3徐超，张淼.基于llc谐振的大功率led驱动电源的研究j.电力电子技术，2014，05，42-44.4趙永忠.用sa7527电路组成的灯管型大功率led恒流驱动器j.科技创新与应用，2013（18）：27-28.endprint科技创新与应用2017年3