LED智能驅動系統設計與實現

引言

　　大功率LED具有亮度高、節能環保、安全性和穩定性高等特點，比傳統光源節電60%～70%.根據市場上的現有的大功率LED射燈產品，設計了可應用于走廊、樓梯、教室等場所的智能照明系統。

　　該系統采用24V/3A開關電源供電，下級可分布多路LED照明模塊（見圖1）。控制器采用AT89C2051，恒流驅動采用PT4115芯片。燈的亮滅及亮度通過調光方式實現和改變。

　　PT4115芯片的DIM端可用PWM調光實現輸出電流從0到100%調整，根據此特點，設計了集聲控、光控、時控于一體的智能調光模塊。其功能有：

　　（1）當有光（自然光）時，不管有沒有聲響，燈不亮。

　　（2）當無光（自然光）時，若有人經過產生聲響，控制器先判斷時間段，若是在天色完全暗下來時（定義為第一時間段），則使LED發出100%亮度。其余時間段即天色還較亮，控制器可輸出50%占空比方波，使LED發出50%亮度即可，這樣可進一步節省電能，提高用電效率。

　　1　基于PT4115的恒流驅動

　　1.1　PT4115芯片介紹

　　PT4115是一款連續電感電流導通模式的降壓恒流源，用于驅動一顆或多顆串聯LED.PT4115輸入電壓范圍為６V～30V，輸出電流可調，最大可達1.2A。根據不同的輸入電壓和外部器件，PT4115可以驅動高達數十瓦的LED.PT4115內置功率開關，采用高端電流采樣設置LED平均電流，并通過DIM引腳可以接受模擬調光和很寬范圍的PWM調光。當DIM的電壓低于0.3V時，功率開關關斷，PT4115進入極低工作電流的待機狀態。

　　1.2　LED射燈驅動電路

　　VIN上電時，電感（L）和電流采樣電阻（RS）的初始電流為零，LED輸出電流也為零（見圖2）。這時候，內部功率開關導通，SW的電位為低。電流通過電感（L）、電流采樣電阻（RS）、LED和內部功率開關從VIN流到地，電流上升的斜率由VIN、電感（L）和LED壓降決定，在RS上產生一個壓差VCSN，當（VIN-VCSN）＞115mV時，內部功率開關關斷，電流以另一個斜率流過電感（L）、電流采樣電阻（RS）、LED和肖特基二極管（D）；當（VIN-VCSN）＜85mV時，功率開關重新打開，這樣使得在LED上的平均電流為IOUT＝（0.085＋0.015）/2×RS＝0.1/RS.如果不使用調光功能，可使DIM引腳懸空，這時可輸出設定的最大電流。

　　2　基于TOP249Y的72W開關電源適配器設計

　　2.1　變壓器設計

　　高頻變壓器設計應注意：

　　1）在高頻變壓器設計中，在最大輸出功率時，磁芯中的磁感應強度不應達到飽和，以免在大信號時產生失真。

　　2）在瞬變過程中，高頻鏈漏感和分布電容會引起浪涌電流和尖峰電壓及脈沖頂部振蕩，使損耗增加，嚴重時會造成開關管損壞。同時，輸出繞組匝數多，層數多時，應考慮分布電容的影響，降低分布電容有利于抑制高頻信號對負載的干擾。對同一高頻變壓器同時減少分布電容和漏感是困難的，應根據不同的工作要求，保證合適的電容和電感。