大功率LED恒流驱动电源设计

摘要：为了驱动高功率LED，设计了一种基于隔离反激式原理的恒流驱动开关电源。该设计主要包括反激式开关电源电路的设计、开关电源变压器的选择和设计、功率因数校正电路的设计以及相关的各种保护电路的设计。综合考虑EMI和散热问题，对该电源进行了恰当的PCB设计并完成了实物制作，对该电源进行了输出测试和功率因数测试实验，实验结果表明该电源功率输出稳定，输出电压为41．8 V，电流为338 mA功率因数为0．86，并成功点亮了12个1 W的大功率LED。该设计对大功率LED的应用具有一定的参考价值。
关键词：大功率LED；恒流驱动电源；开关电源；功率因数校正

0 引言
LED(Light Emitting Diode)是一种注入型电致发光半导体器件，作为21世纪最新发展的环保型光源，有着发光效率高、发光单色性好、寿命长、节能环保等诸多优点，因此被誉为“第四代光源”，随着大功率LED的研究和发展，发光效率超过100 lm／W的功率型LED已经在照明行业得到了广泛的应用，随着技术的发展，大功率LED的特性将日趋完善，但是也存在不少的缺点，其中灯具寿命与LED寿命的不匹配是一个较为严重的问题，一般LED具有很长的寿命，利用LED设计的照明产品，其整体寿命取决于这个设计中寿命最短的部分，而一个LED灯寿命最短的就是驱动电源，因此驱动电源的好坏影响了LED灯具的应用。
LED的驱动电源大多采用开关电源，比如正激式隔离开关电源、反激式隔离开关电源、推挽式开关电源、桥式和半桥式开关电源等。本文采用的是反激式隔离开关电源，通过合理的元件选择、电路设计、补偿电路设计，探索提高效率和合理的LED驱动电源的设计方法。

1 驱动电源的电路设计
该驱动电源采用反激式隔离开关电源设计，实现350 mA的恒流输出，可以驱动12个1 W的大功率LED。电路整体设计如图1所示，整个电路的工作原理及工作过程是当110～265 V的交流电输入电路之后经过保险丝F1和EMI滤波电路之后整流，其中的EMI电路由一个共模电感T1和两个X2型电容CX1和CX2组成。在输入端还有一个负温度效应的热敏电阻RT1，这是为了防止浪涌电流对后面的器件造成损害，当电源还没有通电时，热敏电阻的阻值很大，所以可以起到限制浪涌电流的作用；当电路正常工作后，热敏电阻由于有电流通过而发热，导致电阻会变得很小，所以正常工作后，热敏电阻的功率损耗是很小的。

电流经过整流桥滤波之后再经过CBB电容C1滤波，然后经过功率因数校正电路，使功率因数提高到0．85～0．90之间。之后电流经过初级绕组、开关管Q1和采样电阻R6和R7到地，这就是电源输入端的主回路。通过控制主回路的电流实现恒流控制，具体的方法是通过采样电阻将输入端的电流信号转化为电压信号，反馈到PWM控制芯片的3号引脚调整芯片输出脉冲的占空比来实现。在主回路上，由于开关管在断开的瞬
间初级绕组的能量无法瞬间释放而产生很大的尖峰电压，如果这部分电压无法释放将会造成开关管“打火”而烧毁，所以在初级绕组的两端还要设计尖峰电压吸收回路，这部分电路由肖特基二极管D4、电阻R4，R5和高压瓷片电容C3组成。当开关管断开的时候，二极管D4导通，初级绕组和这部分电路形成了回路，从而实现尖峰电压的吸收。