一種新型LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

李夢

摘 要：隨著節(jié)能環(huán)保要求的提高，發(fā)光二極管的應(yīng)用日趨廣泛，然而LED驅(qū)動(dòng)電路的穩(wěn)定性與價(jià)格限制了其進(jìn)一步發(fā)展。對此，設(shè)計(jì)一種高性價(jià)比的LED驅(qū)動(dòng)電路，具有電壓可調(diào)，結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)。驅(qū)動(dòng)電路主要由EMI濾波電路，調(diào)壓電路，恒壓恒流電路組成。利用軟件進(jìn)行仿真測試，模擬電網(wǎng)波動(dòng)，測試設(shè)計(jì)電路的調(diào)壓與恒壓恒流特性。仿真結(jié)果表明，該LED驅(qū)動(dòng)電路達(dá)到了預(yù)期效果。

關(guān)鍵詞：LED，驅(qū)動(dòng)電路，恒壓電路，恒流電路

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2014）10-00-02

0 引 言

LED具有低功耗、無污染的特點(diǎn)，是節(jié)約型的綠色光源，是照明領(lǐng)域的發(fā)展趨勢[1]。LED驅(qū)動(dòng)電路是介于電網(wǎng)電壓與LED之間的電源適配器，需滿足高可靠性、高效率、高功率因數(shù)等特點(diǎn)，還需要對LED起一定的保護(hù)作用[2]。因此，為充分發(fā)揮LED的優(yōu)勢，需配備相應(yīng)的恒壓恒流驅(qū)動(dòng)電路。本文設(shè)計(jì)了一種性價(jià)比高的新型LED驅(qū)動(dòng)電路，該電路采用光耦與電壓跌落補(bǔ)償電路保證恒壓恒流特性。此電路還具有電壓可調(diào)的特點(diǎn)，可驅(qū)動(dòng)工作電流在20～40 mA的發(fā)光二極管。

1 電路結(jié)構(gòu)與原理

本文設(shè)計(jì)的電路主要由濾波電路、調(diào)壓電路、光耦恒流電路三個(gè)部分組成。輸入電壓為220 V電網(wǎng)電壓，輸出為恒定電壓電流，此電路適用于普通LED燈具。LED驅(qū)動(dòng)電路如圖1所示。

圖1 LED驅(qū)動(dòng)電路圖

其中，第一部分為濾波電路，用于抑制電網(wǎng)諧波與干擾，由C1～C6與TR1組成雙向EMI濾波電路；第二部分為調(diào)壓電路，通過選擇合適的L1和TR2參數(shù)，滿足使用需求；第三部分為恒流控制電路，輸出與所驅(qū)動(dòng)LED相接。圖1中，BR1為橋式整流電路，用于檢測整流效果，銜接調(diào)壓電路。下面詳述三個(gè)主要電路。

1.1 濾波電路設(shè)計(jì)

濾波器由C1～C6與TR1組成雙向電磁干擾（EMI）濾波器。其中，TR1為共模電感，選擇磁導(dǎo)率高、高頻性能好的共模電感可以有效抑制共模噪聲；C1，C2，C5，C6為共模電容，用于抑制高頻共模干擾信號(hào)；C3，C4為差模電容，用于抑制電網(wǎng)中的差模噪聲[3]。此濾波電路不僅能夠抑制電網(wǎng)存在的外部電磁干擾，還能避免驅(qū)動(dòng)電路向外部發(fā)出噪聲干擾。

EMI濾波參數(shù)選擇：共模電感選擇要求磁導(dǎo)率高，高頻性能好。電感大小視額定電流選擇。共模電容取值范圍為2000～6 400 pF，差模電容取值范圍為0.1～1μF。本文的參數(shù)設(shè)計(jì)為，共模電感5 mH/100 Mhz，共模電容3 000 pF，差模電容取值1μF。

1.2 調(diào)壓電路設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的調(diào)壓電路為阻感性負(fù)載的交流調(diào)壓電路[4]，等效電路如圖2。其中L為電感L1，C為C7，C9，C10等效電容，R為剩余所有元件等效電阻，要求 。

圖2 調(diào)壓電路等效電路圖

由等效電路知調(diào)壓負(fù)載電流應(yīng)滿足：

其中，uC為電解電容最大儲(chǔ)能值。

解得：

其中：ω0為初始頻率，ω為輸出頻率，，β為輸出電壓滯后輸入電壓角度。

在本電路中，等效電路L1=1 500 mH時(shí)，經(jīng)調(diào)壓電路輸出的電壓幅值為55 V，輸出頻率為100 Hz。輸出電壓接近正弦波，在幅值附近近似線性。

1.3 恒壓恒流電路

在恒壓恒流恒流電路中，D1，D4，R4，R10，R22組成電壓控制電路，Q1，R4與R5組成電壓跌落補(bǔ)償控制電路，R6，R7與U1組成恒流控制電路。L11與C14使驅(qū)動(dòng)電路與負(fù)載電路隔離開來，避免相互影響[5]。

恒壓工作原理：電路正常工作時(shí)，輸入電壓經(jīng)D2，R3，R5，R4為Q1提供基極偏執(zhí)電流，輸出電壓為R5壓降與穩(wěn)壓管D4之和。當(dāng)電壓發(fā)生跌落情況，負(fù)載電流通過R3，由此在R3上產(chǎn)生的壓降使D1導(dǎo)通，經(jīng)過R22，為Q1提供基極偏置電流，使得負(fù)載電流增加，輸出電壓增加，補(bǔ)償電壓跌落直至電路正常工作，由此保證電路輸出電壓恒定。

恒流工作原理：恒流電路可以根據(jù)需求預(yù)先設(shè)定恒流電流大小。當(dāng)U1引腳1上輸出電流沒有達(dá)到恒流設(shè)定點(diǎn)，R7壓降很低，接近于地，此時(shí)光耦不發(fā)揮作用，為電流輸出。當(dāng)U1引腳1上輸出電流到達(dá)設(shè)定點(diǎn)，集電極端R7上壓降增大，此電壓經(jīng)過電阻R6轉(zhuǎn)換為電流又增加到引腳1端，使輸出電流趨于穩(wěn)定，穩(wěn)定電流與設(shè)定恒流電流相等。

2 調(diào)壓電路仿真測試

在電壓輸出端接3盞LED，串聯(lián)電阻為1 kΩ。將調(diào)壓電路輸出端接示波器信號(hào)A，將恒壓恒流電路輸出端接示波器B，示波器上得到波形如圖3（其中黑色為信號(hào)A，紅色為信號(hào)B），調(diào)整電感L1，得到調(diào)壓電路測試數(shù)據(jù)如表1。 由表1可知，電感L1在500～2 000 mH之間變化時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路輸出電壓在55.5～20.5 V內(nèi)連續(xù)可調(diào)。

3 恒壓恒流電路仿真測試

在測試中電感L1固定不變（本文L1=1 000 mH），即調(diào)壓電壓輸出端不變，電流輸出端串聯(lián)1盞LED，將恒流恒壓電路輸出端接示波器信號(hào)A，在電流輸出端接電流探針。調(diào)整電源電壓在±10%內(nèi)波動(dòng)，得到恒流恒壓電路測試數(shù)據(jù)如表2。由表2可以看出，輸入電壓在±10%內(nèi)波動(dòng)時(shí)，輸出電流波動(dòng)不超過5%，輸出電壓波動(dòng)不超過9%，滿足LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)要求。

圖3 LED驅(qū)動(dòng)電路輸出波形圖

表1 調(diào)壓電路測試數(shù)電感L（mH） 調(diào)壓電路輸出

電壓最大值（V） 調(diào)壓電路輸出

電壓最小值（V） 驅(qū)動(dòng)電路

電壓輸出（V）

500 150 -200 55.57

800 100 -132 39.85

1 300 65 -80 27.76

1 500 54 -75 25.04

2 000 45 -53 20.54

表2 恒流恒壓電路測試數(shù)據(jù)

輸入電壓值（V） 驅(qū)動(dòng)電路輸出電流（mA） 輸出

電流波動(dòng) 驅(qū)動(dòng)電路輸出電壓（V） 輸出

電壓波動(dòng)

237.6 22.94 0.79% 35.96 6.08%

227.7 22.87 0.48% 34.84 2.78%

220 22.76 0 33.9 0

212.3 22.50 -1.14% 33.1 -2.36%

205.7 22.36 -1.76% 32.35 -4.57%

198 21.98 -3.43% 31.35 -7.52%

4 結(jié) 語

本文設(shè)計(jì)了一種新型LED驅(qū)動(dòng)電路，此電路不僅具有較好的恒流恒壓特性，還具有輸出電壓可調(diào)的特點(diǎn)，且輸出電壓與輸出電流端都與驅(qū)動(dòng)電路相互隔離，避免驅(qū)動(dòng)電路和LED負(fù)載電路相互影響。測試結(jié)果表明，在電網(wǎng)電壓波動(dòng)±10%內(nèi)，輸出電壓與電流波動(dòng)在4%和8%之間，電感在500～2000 mH范圍內(nèi)變化時(shí)，相應(yīng)輸出電壓變化范圍為20.5～55.5 V之間，滿足LED驅(qū)動(dòng)電路的使用要求。

參考文獻(xiàn)

[1].半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展須關(guān)注一個(gè)重點(diǎn)[J].電源世界，2009（10）：8.

[2]甘彬，馮紅年，金尚忠.大功率白色發(fā)光二極管的特性研究[J].光學(xué)儀器，2005（5）：34-36.

[3]裘喬安，余萬能，褚建新.通用變頻器輸出濾波電路設(shè)計(jì)[J].上海海事大學(xué)學(xué)報(bào)，2007（4）：45-49.

[4]何華斌.改善諧波影響的電子調(diào)壓電路設(shè)計(jì)與仿真分析[J].計(jì)算機(jī)仿真，2013，30（4）：125-128，434.

[5]鄭祺，劉廷章，楊潔翔.基于初級(jí)控制的LED恒流驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)[J].電力電子技術(shù)，2011，45（7）：78-80

摘 要：隨著節(jié)能環(huán)保要求的提高，發(fā)光二極管的應(yīng)用日趨廣泛，然而LED驅(qū)動(dòng)電路的穩(wěn)定性與價(jià)格限制了其進(jìn)一步發(fā)展。對此，設(shè)計(jì)一種高性價(jià)比的LED驅(qū)動(dòng)電路，具有電壓可調(diào)，結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)。驅(qū)動(dòng)電路主要由EMI濾波電路，調(diào)壓電路，恒壓恒流電路組成。利用軟件進(jìn)行仿真測試，模擬電網(wǎng)波動(dòng)，測試設(shè)計(jì)電路的調(diào)壓與恒壓恒流特性。仿真結(jié)果表明，該LED驅(qū)動(dòng)電路達(dá)到了預(yù)期效果。

關(guān)鍵詞：LED，驅(qū)動(dòng)電路，恒壓電路，恒流電路

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2014）10-00-02

0 引 言

LED具有低功耗、無污染的特點(diǎn)，是節(jié)約型的綠色光源，是照明領(lǐng)域的發(fā)展趨勢[1]。LED驅(qū)動(dòng)電路是介于電網(wǎng)電壓與LED之間的電源適配器，需滿足高可靠性、高效率、高功率因數(shù)等特點(diǎn)，還需要對LED起一定的保護(hù)作用[2]。因此，為充分發(fā)揮LED的優(yōu)勢，需配備相應(yīng)的恒壓恒流驅(qū)動(dòng)電路。本文設(shè)計(jì)了一種性價(jià)比高的新型LED驅(qū)動(dòng)電路，該電路采用光耦與電壓跌落補(bǔ)償電路保證恒壓恒流特性。此電路還具有電壓可調(diào)的特點(diǎn)，可驅(qū)動(dòng)工作電流在20～40 mA的發(fā)光二極管。

1 電路結(jié)構(gòu)與原理

本文設(shè)計(jì)的電路主要由濾波電路、調(diào)壓電路、光耦恒流電路三個(gè)部分組成。輸入電壓為220 V電網(wǎng)電壓，輸出為恒定電壓電流，此電路適用于普通LED燈具。LED驅(qū)動(dòng)電路如圖1所示。

圖1 LED驅(qū)動(dòng)電路圖

其中，第一部分為濾波電路，用于抑制電網(wǎng)諧波與干擾，由C1～C6與TR1組成雙向EMI濾波電路；第二部分為調(diào)壓電路，通過選擇合適的L1和TR2參數(shù)，滿足使用需求；第三部分為恒流控制電路，輸出與所驅(qū)動(dòng)LED相接。圖1中，BR1為橋式整流電路，用于檢測整流效果，銜接調(diào)壓電路。下面詳述三個(gè)主要電路。

1.1 濾波電路設(shè)計(jì)

濾波器由C1～C6與TR1組成雙向電磁干擾（EMI）濾波器。其中，TR1為共模電感，選擇磁導(dǎo)率高、高頻性能好的共模電感可以有效抑制共模噪聲；C1，C2，C5，C6為共模電容，用于抑制高頻共模干擾信號(hào)；C3，C4為差模電容，用于抑制電網(wǎng)中的差模噪聲[3]。此濾波電路不僅能夠抑制電網(wǎng)存在的外部電磁干擾，還能避免驅(qū)動(dòng)電路向外部發(fā)出噪聲干擾。

EMI濾波參數(shù)選擇：共模電感選擇要求磁導(dǎo)率高，高頻性能好。電感大小視額定電流選擇。共模電容取值范圍為2000～6 400 pF，差模電容取值范圍為0.1～1μF。本文的參數(shù)設(shè)計(jì)為，共模電感5 mH/100 Mhz，共模電容3 000 pF，差模電容取值1μF。

1.2 調(diào)壓電路設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的調(diào)壓電路為阻感性負(fù)載的交流調(diào)壓電路[4]，等效電路如圖2。其中L為電感L1，C為C7，C9，C10等效電容，R為剩余所有元件等效電阻，要求 。

圖2 調(diào)壓電路等效電路圖

由等效電路知調(diào)壓負(fù)載電流應(yīng)滿足：

其中，uC為電解電容最大儲(chǔ)能值。

解得：

其中：ω0為初始頻率，ω為輸出頻率，，β為輸出電壓滯后輸入電壓角度。

在本電路中，等效電路L1=1 500 mH時(shí)，經(jīng)調(diào)壓電路輸出的電壓幅值為55 V，輸出頻率為100 Hz。輸出電壓接近正弦波，在幅值附近近似線性。

1.3 恒壓恒流電路

在恒壓恒流恒流電路中，D1，D4，R4，R10，R22組成電壓控制電路，Q1，R4與R5組成電壓跌落補(bǔ)償控制電路，R6，R7與U1組成恒流控制電路。L11與C14使驅(qū)動(dòng)電路與負(fù)載電路隔離開來，避免相互影響[5]。

恒壓工作原理：電路正常工作時(shí)，輸入電壓經(jīng)D2，R3，R5，R4為Q1提供基極偏執(zhí)電流，輸出電壓為R5壓降與穩(wěn)壓管D4之和。當(dāng)電壓發(fā)生跌落情況，負(fù)載電流通過R3，由此在R3上產(chǎn)生的壓降使D1導(dǎo)通，經(jīng)過R22，為Q1提供基極偏置電流，使得負(fù)載電流增加，輸出電壓增加，補(bǔ)償電壓跌落直至電路正常工作，由此保證電路輸出電壓恒定。

恒流工作原理：恒流電路可以根據(jù)需求預(yù)先設(shè)定恒流電流大小。當(dāng)U1引腳1上輸出電流沒有達(dá)到恒流設(shè)定點(diǎn)，R7壓降很低，接近于地，此時(shí)光耦不發(fā)揮作用，為電流輸出。當(dāng)U1引腳1上輸出電流到達(dá)設(shè)定點(diǎn)，集電極端R7上壓降增大，此電壓經(jīng)過電阻R6轉(zhuǎn)換為電流又增加到引腳1端，使輸出電流趨于穩(wěn)定，穩(wěn)定電流與設(shè)定恒流電流相等。

2 調(diào)壓電路仿真測試

在電壓輸出端接3盞LED，串聯(lián)電阻為1 kΩ。將調(diào)壓電路輸出端接示波器信號(hào)A，將恒壓恒流電路輸出端接示波器B，示波器上得到波形如圖3（其中黑色為信號(hào)A，紅色為信號(hào)B），調(diào)整電感L1，得到調(diào)壓電路測試數(shù)據(jù)如表1。 由表1可知，電感L1在500～2 000 mH之間變化時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路輸出電壓在55.5～20.5 V內(nèi)連續(xù)可調(diào)。

3 恒壓恒流電路仿真測試

在測試中電感L1固定不變（本文L1=1 000 mH），即調(diào)壓電壓輸出端不變，電流輸出端串聯(lián)1盞LED，將恒流恒壓電路輸出端接示波器信號(hào)A，在電流輸出端接電流探針。調(diào)整電源電壓在±10%內(nèi)波動(dòng)，得到恒流恒壓電路測試數(shù)據(jù)如表2。由表2可以看出，輸入電壓在±10%內(nèi)波動(dòng)時(shí)，輸出電流波動(dòng)不超過5%，輸出電壓波動(dòng)不超過9%，滿足LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)要求。

圖3 LED驅(qū)動(dòng)電路輸出波形圖

表1 調(diào)壓電路測試數(shù)電感L（mH） 調(diào)壓電路輸出

電壓最大值（V） 調(diào)壓電路輸出

電壓最小值（V） 驅(qū)動(dòng)電路

電壓輸出（V）

500 150 -200 55.57

800 100 -132 39.85

1 300 65 -80 27.76

1 500 54 -75 25.04

2 000 45 -53 20.54

表2 恒流恒壓電路測試數(shù)據(jù)

輸入電壓值（V） 驅(qū)動(dòng)電路輸出電流（mA） 輸出

電流波動(dòng) 驅(qū)動(dòng)電路輸出電壓（V） 輸出

電壓波動(dòng)

237.6 22.94 0.79% 35.96 6.08%

227.7 22.87 0.48% 34.84 2.78%

220 22.76 0 33.9 0

212.3 22.50 -1.14% 33.1 -2.36%

205.7 22.36 -1.76% 32.35 -4.57%

198 21.98 -3.43% 31.35 -7.52%

4 結(jié) 語

本文設(shè)計(jì)了一種新型LED驅(qū)動(dòng)電路，此電路不僅具有較好的恒流恒壓特性，還具有輸出電壓可調(diào)的特點(diǎn)，且輸出電壓與輸出電流端都與驅(qū)動(dòng)電路相互隔離，避免驅(qū)動(dòng)電路和LED負(fù)載電路相互影響。測試結(jié)果表明，在電網(wǎng)電壓波動(dòng)±10%內(nèi)，輸出電壓與電流波動(dòng)在4%和8%之間，電感在500～2000 mH范圍內(nèi)變化時(shí)，相應(yīng)輸出電壓變化范圍為20.5～55.5 V之間，滿足LED驅(qū)動(dòng)電路的使用要求。

參考文獻(xiàn)

[1].半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展須關(guān)注一個(gè)重點(diǎn)[J].電源世界，2009（10）：8.

[2]甘彬，馮紅年，金尚忠.大功率白色發(fā)光二極管的特性研究[J].光學(xué)儀器，2005（5）：34-36.

[3]裘喬安，余萬能，褚建新.通用變頻器輸出濾波電路設(shè)計(jì)[J].上海海事大學(xué)學(xué)報(bào)，2007（4）：45-49.

[4]何華斌.改善諧波影響的電子調(diào)壓電路設(shè)計(jì)與仿真分析[J].計(jì)算機(jī)仿真，2013，30（4）：125-128，434.

[5]鄭祺，劉廷章，楊潔翔.基于初級(jí)控制的LED恒流驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)[J].電力電子技術(shù)，2011，45（7）：78-80

摘 要：隨著節(jié)能環(huán)保要求的提高，發(fā)光二極管的應(yīng)用日趨廣泛，然而LED驅(qū)動(dòng)電路的穩(wěn)定性與價(jià)格限制了其進(jìn)一步發(fā)展。對此，設(shè)計(jì)一種高性價(jià)比的LED驅(qū)動(dòng)電路，具有電壓可調(diào)，結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)。驅(qū)動(dòng)電路主要由EMI濾波電路，調(diào)壓電路，恒壓恒流電路組成。利用軟件進(jìn)行仿真測試，模擬電網(wǎng)波動(dòng)，測試設(shè)計(jì)電路的調(diào)壓與恒壓恒流特性。仿真結(jié)果表明，該LED驅(qū)動(dòng)電路達(dá)到了預(yù)期效果。

關(guān)鍵詞：LED，驅(qū)動(dòng)電路，恒壓電路，恒流電路

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2014）10-00-02

0 引 言

LED具有低功耗、無污染的特點(diǎn)，是節(jié)約型的綠色光源，是照明領(lǐng)域的發(fā)展趨勢[1]。LED驅(qū)動(dòng)電路是介于電網(wǎng)電壓與LED之間的電源適配器，需滿足高可靠性、高效率、高功率因數(shù)等特點(diǎn)，還需要對LED起一定的保護(hù)作用[2]。因此，為充分發(fā)揮LED的優(yōu)勢，需配備相應(yīng)的恒壓恒流驅(qū)動(dòng)電路。本文設(shè)計(jì)了一種性價(jià)比高的新型LED驅(qū)動(dòng)電路，該電路采用光耦與電壓跌落補(bǔ)償電路保證恒壓恒流特性。此電路還具有電壓可調(diào)的特點(diǎn)，可驅(qū)動(dòng)工作電流在20～40 mA的發(fā)光二極管。

1 電路結(jié)構(gòu)與原理

本文設(shè)計(jì)的電路主要由濾波電路、調(diào)壓電路、光耦恒流電路三個(gè)部分組成。輸入電壓為220 V電網(wǎng)電壓，輸出為恒定電壓電流，此電路適用于普通LED燈具。LED驅(qū)動(dòng)電路如圖1所示。

圖1 LED驅(qū)動(dòng)電路圖

其中，第一部分為濾波電路，用于抑制電網(wǎng)諧波與干擾，由C1～C6與TR1組成雙向EMI濾波電路；第二部分為調(diào)壓電路，通過選擇合適的L1和TR2參數(shù)，滿足使用需求；第三部分為恒流控制電路，輸出與所驅(qū)動(dòng)LED相接。圖1中，BR1為橋式整流電路，用于檢測整流效果，銜接調(diào)壓電路。下面詳述三個(gè)主要電路。

1.1 濾波電路設(shè)計(jì)

濾波器由C1～C6與TR1組成雙向電磁干擾（EMI）濾波器。其中，TR1為共模電感，選擇磁導(dǎo)率高、高頻性能好的共模電感可以有效抑制共模噪聲；C1，C2，C5，C6為共模電容，用于抑制高頻共模干擾信號(hào)；C3，C4為差模電容，用于抑制電網(wǎng)中的差模噪聲[3]。此濾波電路不僅能夠抑制電網(wǎng)存在的外部電磁干擾，還能避免驅(qū)動(dòng)電路向外部發(fā)出噪聲干擾。

EMI濾波參數(shù)選擇：共模電感選擇要求磁導(dǎo)率高，高頻性能好。電感大小視額定電流選擇。共模電容取值范圍為2000～6 400 pF，差模電容取值范圍為0.1～1μF。本文的參數(shù)設(shè)計(jì)為，共模電感5 mH/100 Mhz，共模電容3 000 pF，差模電容取值1μF。

1.2 調(diào)壓電路設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的調(diào)壓電路為阻感性負(fù)載的交流調(diào)壓電路[4]，等效電路如圖2。其中L為電感L1，C為C7，C9，C10等效電容，R為剩余所有元件等效電阻，要求 。

圖2 調(diào)壓電路等效電路圖

由等效電路知調(diào)壓負(fù)載電流應(yīng)滿足：

其中，uC為電解電容最大儲(chǔ)能值。

解得：

其中：ω0為初始頻率，ω為輸出頻率，，β為輸出電壓滯后輸入電壓角度。

在本電路中，等效電路L1=1 500 mH時(shí)，經(jīng)調(diào)壓電路輸出的電壓幅值為55 V，輸出頻率為100 Hz。輸出電壓接近正弦波，在幅值附近近似線性。

1.3 恒壓恒流電路

在恒壓恒流恒流電路中，D1，D4，R4，R10，R22組成電壓控制電路，Q1，R4與R5組成電壓跌落補(bǔ)償控制電路，R6，R7與U1組成恒流控制電路。L11與C14使驅(qū)動(dòng)電路與負(fù)載電路隔離開來，避免相互影響[5]。

恒壓工作原理：電路正常工作時(shí)，輸入電壓經(jīng)D2，R3，R5，R4為Q1提供基極偏執(zhí)電流，輸出電壓為R5壓降與穩(wěn)壓管D4之和。當(dāng)電壓發(fā)生跌落情況，負(fù)載電流通過R3，由此在R3上產(chǎn)生的壓降使D1導(dǎo)通，經(jīng)過R22，為Q1提供基極偏置電流，使得負(fù)載電流增加，輸出電壓增加，補(bǔ)償電壓跌落直至電路正常工作，由此保證電路輸出電壓恒定。

恒流工作原理：恒流電路可以根據(jù)需求預(yù)先設(shè)定恒流電流大小。當(dāng)U1引腳1上輸出電流沒有達(dá)到恒流設(shè)定點(diǎn)，R7壓降很低，接近于地，此時(shí)光耦不發(fā)揮作用，為電流輸出。當(dāng)U1引腳1上輸出電流到達(dá)設(shè)定點(diǎn)，集電極端R7上壓降增大，此電壓經(jīng)過電阻R6轉(zhuǎn)換為電流又增加到引腳1端，使輸出電流趨于穩(wěn)定，穩(wěn)定電流與設(shè)定恒流電流相等。

2 調(diào)壓電路仿真測試

在電壓輸出端接3盞LED，串聯(lián)電阻為1 kΩ。將調(diào)壓電路輸出端接示波器信號(hào)A，將恒壓恒流電路輸出端接示波器B，示波器上得到波形如圖3（其中黑色為信號(hào)A，紅色為信號(hào)B），調(diào)整電感L1，得到調(diào)壓電路測試數(shù)據(jù)如表1。 由表1可知，電感L1在500～2 000 mH之間變化時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路輸出電壓在55.5～20.5 V內(nèi)連續(xù)可調(diào)。

3 恒壓恒流電路仿真測試

在測試中電感L1固定不變（本文L1=1 000 mH），即調(diào)壓電壓輸出端不變，電流輸出端串聯(lián)1盞LED，將恒流恒壓電路輸出端接示波器信號(hào)A，在電流輸出端接電流探針。調(diào)整電源電壓在±10%內(nèi)波動(dòng)，得到恒流恒壓電路測試數(shù)據(jù)如表2。由表2可以看出，輸入電壓在±10%內(nèi)波動(dòng)時(shí)，輸出電流波動(dòng)不超過5%，輸出電壓波動(dòng)不超過9%，滿足LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)要求。

圖3 LED驅(qū)動(dòng)電路輸出波形圖

表1 調(diào)壓電路測試數(shù)電感L（mH） 調(diào)壓電路輸出

電壓最大值（V） 調(diào)壓電路輸出

電壓最小值（V） 驅(qū)動(dòng)電路

電壓輸出（V）

500 150 -200 55.57

800 100 -132 39.85

1 300 65 -80 27.76

1 500 54 -75 25.04

2 000 45 -53 20.54

表2 恒流恒壓電路測試數(shù)據(jù)

輸入電壓值（V） 驅(qū)動(dòng)電路輸出電流（mA） 輸出

電流波動(dòng) 驅(qū)動(dòng)電路輸出電壓（V） 輸出

電壓波動(dòng)

237.6 22.94 0.79% 35.96 6.08%

227.7 22.87 0.48% 34.84 2.78%

220 22.76 0 33.9 0

212.3 22.50 -1.14% 33.1 -2.36%

205.7 22.36 -1.76% 32.35 -4.57%

198 21.98 -3.43% 31.35 -7.52%

4 結(jié) 語

本文設(shè)計(jì)了一種新型LED驅(qū)動(dòng)電路，此電路不僅具有較好的恒流恒壓特性，還具有輸出電壓可調(diào)的特點(diǎn)，且輸出電壓與輸出電流端都與驅(qū)動(dòng)電路相互隔離，避免驅(qū)動(dòng)電路和LED負(fù)載電路相互影響。測試結(jié)果表明，在電網(wǎng)電壓波動(dòng)±10%內(nèi)，輸出電壓與電流波動(dòng)在4%和8%之間，電感在500～2000 mH范圍內(nèi)變化時(shí)，相應(yīng)輸出電壓變化范圍為20.5～55.5 V之間，滿足LED驅(qū)動(dòng)電路的使用要求。

參考文獻(xiàn)

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