1 LED 路燈的電源驅動原理

近些年隨著大功率的LED 發(fā)光技術的升級，大功率的白光LED 進入了照明市場，越來越多的被應用于通用照明領域。因為LED 本身具有高光效、壽命長、抗浪涌能力差等特點，以此LED路燈的電源控制和驅動系統(tǒng)就成為了保證其功能和高效的重要基礎。

為了設計出更加安全可靠的電源驅動器，必須對其工作原理進行了解。本文對LED 路燈電源驅動器的基本工作原理進行簡要的介紹：主要的系統(tǒng)設計是處采用隔離變壓器、PEC 控制電源開關，并保證輸出為恒定的電壓，完成對LED 路燈的驅動。因為實際中LED 的抗浪涌的能力較差，尤其是對反向電壓更為敏感。

所以在電源控制中應當注意對這方面的保護效果的提高。同時，LED 路燈主要的工作狀況是戶外，因此要增加對防浪涌的措施。

因為對其供電的電網(wǎng)容易受到雷電的干擾，從而產生感應電流而涌入電網(wǎng)，從而導致對LED 的破壞。所以電源的驅動也應當具備抑制浪涌的功能，達到保護LED 的效果。此時采用的EMI 濾波電路就起到了這種防止電網(wǎng)諧波串入的模塊，以此保護路燈的電路正常工作。

2 LED 路燈的電源驅動器的設計

2.1 驅動器設計簡述

針對LED 路燈系統(tǒng)的電源控制器的設計需要考慮到其特地和基本要求才能達到目的。具體的情況如下：此系統(tǒng)中的每個路燈的功率在 100W 以內;為了提高路燈的實用性，路燈的LED 被分為若干小組，每組LED 則是串聯(lián)驅動，組與組之間為隔離驅動，保證單組損壞而不影響整個LED 的工作;為了提高路燈的安全性，輸入和輸出系統(tǒng)需要有電氣隔離;電源的公因數(shù)必須維持在較高的水平。

在設計中為了滿足以上的基本需求，通常采用的是AC/DC 恒壓電源和多路控制的DC/DC 恒定流動驅動級聯(lián)的方式完成對多路的LED 驅動。AC/DC 部分采用的是反激形式拓撲，輸出的功率可以滿足LED 的功率;DC/DC 的部分采用國半德爾LED 恒定電流芯片。其中在AC/DC 部分所采用的反激式的電源所產生的損耗將影響電源的效率，其損耗主要有：一次場效應晶體管的損耗，主要是導通和開關損耗;二次側的整流二極管造成的功率損耗;高頻變壓的固有的鐵損、銅損、漏感損耗等，為了提高整個電源的高效率就應當對上面三種情況進行控制。

2.2 控制形式和零電壓設計

在提高效率的設計中，如采用ST 所生產的L6562 作為控制芯片，此芯片是一種較為經濟的功率因數(shù)校正控制元器件。反激方式電源工作是在不連續(xù)導電的模式下進行工作的，通過前端的濾波其進行自動調整實現(xiàn)高功率。為了減小場效應晶體管損耗，利用與芯片相適應的器件，這樣可以有效的降低在導通時出現(xiàn)的損耗，同時還可以利用準諧振的技術實現(xiàn)場效應晶體管的零電壓導通，完成對開關損耗的控制。

2.3 同步整流設計

通常的反激式開關在利用中二次側的整流二級管也會形成較大的損耗，為了實現(xiàn)高效率可以利用具有低導通降壓的二極管來緩解高損耗的問題，但是實踐中看，此種改進的效果并不明顯，同時一些設計中輸出的電壓較高，而肖特基二極管的反向耐壓性能并不理想，所以其不能滿足高效率需求。

實踐證明較好的方法是采用同步整流技術對功率進行調整，利用導通電阻較低的場效應晶體管代替整流二極管。同步整流方式可以分為外驅動和內驅動兩種，工作原理也可分為電壓型和電流型、諧振型驅動等。這些同步驅動的方式各自有其優(yōu)勢和不足。

其中一種較為實用的是電流同步的控制驅動方案，但是因為驅動中選擇了場效應晶體管門極驅動電壓鉗位在輸出電壓上，而門極穿電壓通常較低，因此要采用此種方法就要降低輸出電壓。

所以可以采用混合型的同步整流方法，其工作的原理為在兩個變壓器上的兩個繞組為T3、T4，其中T3 設計為二次繞組主要負責能量的傳遞，T4 則為輔助繞組。在T4 上的電壓隨著T3 電壓的升高而升高，用于開啟同步整流用場效應管。此時的電流互感器中的兩個繞組也起到不同的作用，初級繞組是串聯(lián)在主電路中，是檢驗流經的場效應管的電流 ，當該繞組中的電流下降到0 的時候，另一個繞組則將場效應管斷開。所以此種方案可以利用電壓信號來控制場效應晶體管的導通，電流信號澤爾負責其關閉，不僅僅提高了效率還可以穩(wěn)定的工作，控制了無開通的情況。

2.4 變壓器的高效率設計

高頻率變壓器是隔離形式的電源中不可或缺的器件，在提升效率的方面也有著重要的作用。變壓的損耗主要來自銅損、鐵損、漏感損耗，此三者的損耗可以通過必要的手段進性損耗的控制，但是控制的措施不能完全達到綜合高效的目標效果。因此，新型的變壓器技術將高頻率供電系統(tǒng)進行了升級。此種變壓器的技術日趨成熟，主要特點是高度低，利用底部面積大的平面磁芯。此種變壓器采用的繞著是螺旋印制線構成。和以往的變壓器相比此種平面型的變壓效果更高，工作效率也得到了提升，且體積小、漏感小、導熱性好、一致性強等。雖然其距離應用還有一段時間，但是可以成為高端應用領域的替代產品。

3 結論

LED 路燈系統(tǒng)的高效率電源驅動器的設計，其首要的目的就是保證路燈的高頻率工況，同時防止供電系統(tǒng)中的干擾侵入到路燈系統(tǒng)中而造成損壞。其次，利用多種復合電路和晶體管來提高供電過程中的各種線路損耗，提高供電的效率，以此達到安全、高效的目的。