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济南能华介绍工程师推荐:LED照明用恒流电源变换器电路设计
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济南能华介绍工程师推荐:LED照明用恒流电源变换器电路设计

作者:www.nenghua.com.cn   发布日期:2014-10-03 23:23   信息来源:http://www.lp1995.com

  

摘要:本文所设计电路以芯片UC3842为核心,恒流控制采用脉宽控制(PWM)方式,实现150mA—350mA可调恒流输出,为5—10个LED供电。电路还设有输出过压恒压保护电路及光控电路,实现输出过压时电压恒定在36V,同时还实现光控照明。

LED光源具有节能、环保、形状多样等优点,目前受到广泛应用。那么,LED光源采用什么样的电源供电才能保证它安全、有效地工作,这是一个十分重要的问题。本文设计的LED照明用恒流电源变换器最突出的优点是当多个串联的LED中有一个或几个损坏(一般击穿短路)时,不影响其余LED的正常发光。若采用恒压控制,当多个串联LED中有一个或几个损坏(击穿)时,其余LED两端电压就会升高而损坏。基于对LED的保护与亮度可调方面的考虑,设计一种功能完善的LED照明用恒流电源变换器是十分必要的。

本文设计的LED照明用恒流电源变换器电路组成如图1所示,它包括:整流滤波电路、脉宽控制(PWM)恒流电路、过压恒压保护电路及光控电路。220V交流电经过整流滤波后获得约300V直流电压为本电路供电,由于整流滤波电路比较简单,这里就不再复述了,下面介绍其余各电路的组成及工作原理。

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本电路采用价格低廉,性能优越的开关电源控制芯片UC3842为核心器件,为提高效率,开关管采用大功率场效应管,负载与电源之间采用高频隔离变压器T及光电耦合器进行隔离,具有良好的隔离性能。电路芯片UC3842采用固定工作频率脉冲宽度可控调制方式,共有8个引脚,各脚功能如下:(1)脚是误差放大器的输出端,外接阻容元件用于改善误差放大器的增益和频率特性;(2)脚是反馈电压输入端,此脚电压与误差放大器同相端的2.5V基准电压进行比较,产生误差电压,从而控制脉冲宽度;(3)脚为电流检测输入端,当检测电压超过1V时缩小脉冲宽度使电源处于间歇工作状态;(4)脚为定时端,内部振荡器的工作频率由外接的阻容时间常数决定,f=1.8/(RTCT);(5)脚为公共地端;(6)脚为推挽输出端,内部为图腾柱式,上升、下降时间仅为50ns驱动能力为±1A;(7)脚是直流电源供电端,具有欠、过压锁定功能,芯片功耗为15mW;(8)脚为5V基准电压输出端,有50mA的负载能力。

PWM恒流电路

PWM恒流电路由控制芯片UC3842、高频隔离变压器T、采样电路R15、R16、R17等组成。整体电路如图2所示,为使UC3842具有稳定的输出电流控制能力,其供电采用单独稳压供电方式,图中DC输入经三端稳压集成电路IC1稳压为芯片提供 18V稳定的直流电压。电路采用高频隔离变压器作为换能装置,它与光电耦合器(以下简称:光耦)配合使电路输出端和交流输入端具有良好的隔离性,其电路的控制原理如下:

当负载电流(输出电流)增大时,采样电路R17两端电压升高,与其并联的光耦IC3,初级电流增大,使次级3、4端导通电阻减小,从而使UC3842的2脚电压升高,由集成电路内部电路控制使6脚输出的PWM脉冲占空比减小,控制开关管Q1在一个周期内导通时间变短,经开关变压器T传递给负载的能量减小,从而使输出到负载的电流减小;反之,当负载电流减小时,R17两端电压减小,与其并联的光耦IC3初级电流减小,使次级3、4端导通电阻变大,从而使UC3842的2脚电压降低,6脚输出的PWM脉冲占空比增大,开关管Q1在一个周期内导通时间变长,输出给负载的电流增大,从而实现恒流输出。

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过压恒压保护电路

过压恒压保护电路由稳压管DZ、晶体管Q2和光耦IC5等元件组成,其工作原理是,当负载过压36V时,R12两端电压升高,使晶体管Q2导通,光耦IC5初级电流大,使次级3、4端导通电阻减小,通过芯片UC3842控制6输出的PWM占空比变小,使开关管Q1在一个周期内导通时间变短,输出电压降低,这一反馈作用最终使输出电压恒定在36V电压值。当输出电压降低到低于36V时,晶体管Q2截止,电路又回到恒流控制状态。

光控电路

光控电路由光耦IC4、光敏电阻RU等组成。其原理是,当环境光强时,RU阻值变小,光耦IC4初级电流增大,使次级3、4端导通电阻减小,通过芯片UC3842控制使输出电流增大,LED发光亮度增大,从而实现LED照明亮度自动控制。

电路调试

1、恒流输出电路调试

在路断开光敏电阻RU及微调电阻R14,以切断光控电路和过压保护电路的控制作用。交流电网电压经调压器调至220V输入到整流电路前,负载串接10个发光二极管及一只毫安表,调整R16及R3使输出电流为200mA;改变输入交流电压±10%,反复调整R16及R3使输出电流为200mA。在恢复220V交流输入的情况下,再将负载由10个逐渐减少至5个发光二极管,电流还应稳定在200mA,否则电路连接有误。

2、过压恒压保护电路调试

接通微调电阻R14,用电压表监测输出电压(C9两端电压),负载串接10个发光二极管,反复调整R16及R12、R14使输出电压升高至36V时,稳定在36V;输出电压小于36V时,电路又回到恒流输出状态。

3、光控电路调试

接通光敏电阻RU,调整R4使电路在不同光照环境下都能获得恒流输出。

本电路只要对某些元件参数进行改动,提高输出电压,增大输出电流,扩大负载数量,就可以变成实用的LED恒流照明电源。




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