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LED灯具智能驱动系统设计方案

发布时间:2020-08-03 发布时间:
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0 引言

LED照明是全球节能的主流,而大功率LED 照明更是今后世界的照明发光系统的主流趋势。大功率LED具有亮度高、节能环保、安全性和稳定性高等特点,比传统光源节电60% ~ 70%.

传统的声光控延时控制器能很好地实现对灯的控制,在光线黑暗时或晚上来临时,能有效地实现“人来灯亮,人去灯熄” , 但由于其开关用的是继电器之类的机械控制器,所以在人流量多的地方由于频繁的开关,较容易损坏。

根据市场上的现有的大功率LED射灯产品,设计了可应用于走廊、楼梯、教室等场所的智能照明系统。

该系统采用24 V /3 A 开关电源供电,下级可分布多路LED智能照明模块(见图1)。控制器采用AT89C2051,恒流驱动采用PT4115芯片。灯的亮灭及亮度通过调光方式实现和改变。

PT4115芯片的DIM 端可用PWM 调光实现输出电流从0到100%调整,根据此特点,设计了集声控、光控、时控于一体的智能调光模块。其功能有:

(1) 当有光(自然光) 时,不管有没有声响,灯不亮。

(2)当无光(自然光)时,若有人经过产生声响,控制器先判断时间段,若是在天色完全暗下来时(定义为第一时间段),则使LED 发出100% 亮度。其余时间段即天色还较亮,控制器可输出50% 占空比方波,使LED 发出50% 亮度即可,这样可进一步节省电能,提高用电效率。

图1 LED智能驱动系统框图

1 基于PT4115的恒流驱动

1. 1 PT4115芯片介绍

PT4115 是一款连续电感电流导通模式的降压恒流源,用于驱动一颗或多颗串联LED.PT4115 输入电压范围为6 V ~ 30 V, 输出电流可调,最大可达1. 2A.根据不同的输入电压和外部器件,PT4115 可以驱动高达数十瓦的LED.PT4115 内置功率开关,采用高端电流采样设置LED 平均电流,并通过D IM 引脚可以接受模拟调光和很宽范围的PWM 调光。当D IM的电压低于0. 3 V 时,功率开关关断,PT4115进入极低工作电流的待机状态。

1. 2 LED射灯驱动电路

V IN 上电时,电感( L ) 和电流采样电阻( RS )的初始电流为零,LED 输出电流也为零(见图2 )。这时候,内部功率开关导通,SW 的电位为低。电流通过电感(L )、电流采样电阻( RS )、LED 和内部功率开关从V IN 流到地,电流上升的斜率由V IN、电感(L ) 和LED 压降决定,在RS 上产生一个压差VCSN, 当(V IN-VCSN ) 》 115 mV 时,内部功率开关关断,电流以另一个斜率流过电感( L )、电流采样电阻(R S )、LED和肖特基二极管( D ); 当( V IN-VCSN ) 《 85mV时,功率开关重新打开,这样使得在LED 上的平均电流为IOUT = ( 0. 085+ 0. 015) /2 ?RS = 0. 1 /R S.如果不使用调光功能,可使DIM 引脚悬空,这时可输出设定的最大电流。

图2 LED射灯驱动电路

2 基于Top249Y的72W 开关电源适配器设计

2. 1 变压器设计

高频变压器设计应注意: 1)在高频变压器设计中,在最大输出功率时,磁芯中的磁感应强度不应达到饱和,以免在大信号时产生失真。2) 在瞬变过程中,高频链漏感和分布电容会引起浪涌电流和尖峰电压及脉冲顶部振荡,使损耗增加,严重时会造成开关管损坏。同时,输出绕组匝数多,层数多时,应考虑分布电容的影响,降低分布电容有利于抑制高频信号对负载的干扰。对同一高频变压器同时减少分布电容和漏感是困难的,应根据不同的工作要求,保证合适的电容和电感。



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