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無(wú)電解電容的高亮度LED驅(qū)動(dòng)電源

發(fā)布時(shí)間:2022-10-12 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】LED(發(fā)光二極管)為新一代的綠色照明光源,具有節(jié)能、環(huán)保、高亮度、長(zhǎng)壽命等諸多優(yōu)點(diǎn)。它不僅是照明光源的新寵,也與人們的生活戚戚相關(guān)。因此,研制長(zhǎng)壽命的驅(qū)動(dòng)電源,構(gòu)建高效率、低成本、高功率因數(shù)和是LED燈發(fā)光品質(zhì)和整體性能的關(guān)鍵,也是LED照明技術(shù)發(fā)展的需要。


該方案以延長(zhǎng)電路使用壽命為主題,以開(kāi)關(guān)電源與線性電源相互結(jié)合為基礎(chǔ),揚(yáng)長(zhǎng)避短充分利用各自的優(yōu)勢(shì),因?yàn)殚_(kāi)關(guān)電源具有高效率的能量變換的特點(diǎn)而線性電源具有無(wú)輸出紋波的特點(diǎn),本設(shè)計(jì)方案充分利用其各自的優(yōu)勢(shì)來(lái)替代電解電容濾波,有效的解決了現(xiàn)有LED存在壽命短的問(wèn)題。這款LED驅(qū)動(dòng)電路無(wú)大容量電解電容,小型電容可以采用長(zhǎng)壽命的薄膜電容等容性元件,使其具有壽命長(zhǎng)、效率高、紋波電流小特點(diǎn),并且具有較高的安全性和穩(wěn)定性。


1.前言


LED(發(fā)光二極管)為新一代的綠色照明光源,具有節(jié)能、環(huán)保、高亮度、長(zhǎng)壽命等諸多優(yōu)點(diǎn)。它不僅是照明光源的新寵,也與人們的生活戚戚相關(guān)。因此,研制長(zhǎng)壽命的驅(qū)動(dòng)電源,構(gòu)建高效率、低成本、高功率因數(shù)和是LED燈發(fā)光品質(zhì)和整體性能的關(guān)鍵,也是LED照明技術(shù)發(fā)展的需要。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)現(xiàn)有的白熾燈泡壽命比LED燈少約40倍。因?yàn)榘l(fā)光二級(jí)管不僅是直流電流驅(qū)動(dòng)器件,也是光電轉(zhuǎn)換器,有將光電轉(zhuǎn)換的功能。它的作用主要是通過(guò)流動(dòng)電流,將電能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽?,所以其?yōu)勢(shì)是比一般的光源的節(jié)能效率和工作壽命都要高。但是,在LED驅(qū)動(dòng)電源的整流電路和濾波電路中一般需要使用大容量的電解電容。電解電容器的壽命一般為l05℃/2000h,就是說(shuō)當(dāng)電容周圍溫度升高到105℃時(shí)其壽命只有84天,即使工作在溫度為85℃的環(huán)境中,使用壽命也僅為332天,所以電解電容是阻礙LED驅(qū)動(dòng)電路壽命的主要原因。為了提高驅(qū)動(dòng)電源的壽命,有必要去掉電解電容,為此文中提出一種無(wú)電解電容的高亮度LED驅(qū)動(dòng)電源。


2.LED驅(qū)動(dòng)電路的工作原理


電路拓?fù)洳捎梅醇な酵負(fù)潆娐?、利用PWM控制開(kāi)關(guān)頻率,使其輸出恒定的電流和電壓,驅(qū)動(dòng)LED燈。主要包括:前級(jí)保護(hù)電路、濾波電路、整流電路、RCD鉗位電路、同步整流電路、功率轉(zhuǎn)換電路、輸出濾波電路、反饋電路、控制電路等。


為了使電路受電磁干擾較小,將EMI濾波電路接在前級(jí)保護(hù)電路后,通過(guò)它將電路中的高次諧波和電路中的浪涌濾除。


在輸入整流部分上,分別由橋式整流電路及π型濾波電路構(gòu)成,因?yàn)槎O管具有單向?qū)ǖ奶匦?,所以橋式整流電路可以將交流電轉(zhuǎn)換為單向的直流電,而后在π型濾波電路的作用下,輸出穩(wěn)定直流電壓。


再由控制電路調(diào)節(jié)和控制使輸出達(dá)到設(shè)計(jì)值,經(jīng)過(guò)輸出濾波電路,使輸出波紋減小變成直流電,將直流電輸出給LED使用。


3.LED的具體設(shè)計(jì)


3.1 輸入電路的設(shè)計(jì)


本設(shè)計(jì)電路的指標(biāo)為:輸入交流電壓Vin:90-264 VAC/50-60Hz;輸出電壓Vo:27VDC;輸出電流Io:0.68A.


無(wú)電解電容的高亮度LED驅(qū)動(dòng)電源


如圖2所示,輸入電路包括安全保險(xiǎn)裝置、EMI噪聲濾波裝置、橋式整流電路和π型濾波電路。


如圖2所示,為了減少在1MHz的頻段內(nèi)的電磁干擾,由電容C1、C2和電感L1、L2組成了EMI噪聲濾波電路。安全保險(xiǎn)裝置由保險(xiǎn)絲和ZNR組成,當(dāng)有危害電路的尖峰電流產(chǎn)生的時(shí)候,保險(xiǎn)絲會(huì)迅速切斷電路以保護(hù)負(fù)載;ZNR是浪涌吸收器,當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路的輸入端出現(xiàn)靜電和浪涌時(shí)它會(huì)變得阻抗很高,因此可以保護(hù)后面的電路。橋式整流濾波電路,它的作用是將交流電轉(zhuǎn)換成直流電,其后的π型濾波器的作用濾除電路中電壓與電流的波紋。


3.1.1 EMI濾波器的設(shè)計(jì)


EMI濾波電路圖如圖3所示,EMI濾波電路在整流橋前,由差模電容CX1和CX2,主要用于衰減差模干擾,其值一般較大。


無(wú)電解電容的高亮度LED驅(qū)動(dòng)電源


為了減少差模干擾,所以在整流橋后添加由C1、C2和L1組成π型差模濾波器。


EMI濾波電路中的差模電容選用X安規(guī)電容,安全等級(jí)為X2,其耐壓值2500V,其中CX1=0.47uF,CX2=0.01uF.共模電感LX1為7mH和LX2為1mH.整流橋后π型濾波電路的C1和C2濾波電容選用耐壓450V的薄膜電容,其電容值為0.22uF;差模電感L1大小為1mH。

(來(lái)源:中電網(wǎng))


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