電容降壓式LED景觀照明燈驅動方案

　　LED景觀照明燈就是實現RGBLED的交替點亮以及漸變控制，電路設計如圖1所示。該電路采用3181集成芯片作為控制器，其相關功能及引腳參看文獻［4］，共控制36只小功率LED，采用RGB三基色LED各12只，驅動方案采用電容降壓式。

　　其中，C1、C5為并聯的兩個相同的電容，起降壓及限流作用；由4個lN4007組成的整流橋對輸入交流電壓進行整流；濾波電容C4用于濾除整流輸出電壓中的交流成分，使電壓更為平滑；肖特基二極管VD5穩定a點的電壓；VD6為控制IC提供穩定的電壓；R3、R4為限流電阻；R2、C2為控制IC提供交流輸入頻率，為集成IC提供交流采樣頻率；三極管VT1、VT2、VT3用于控制LED支路的電流變化。

　　圖1 LED景觀照明燈電路

　　2.1 降壓電容值的選擇

　　通過降壓電容C1、C5（后文中用C表示）向負載提供的電流I0，實際上就是流過充放電電流lc.當負載電流，I0小于c的充放電電流時，多的電流就會流過濾波電容C4及其他支路。

　　式中Ui--輸入交流電壓有效值。

　　f--AC頻率。

　　對于負載所消耗的60 mA的電流I0至少需要降壓電容值為0.87uF，因圖l中增加高壓穩壓二極管降壓，而二極管工作時也需要消耗較大的電流，另外為保證電容C可靠工作，其耐壓選擇應大于2倍的電源電壓，因此應選擇兩個684/630 V電容并聯工作。

　　2.2整流及濾波電路

　　根據文獻［7］，整流橋上單個二極管所承受的電壓最大值URM= √2Ui（Ui為輸入電壓的有效值）=318.4 V，因此選用常用的整流二極管lN4007（URM=l000 V，IF=1 A）。

　　為使輸出端得到平滑的負載電壓，一般取RLC≥（3~5）T/2，其中RL為負載阻抗，T為輸入信號周期（0.02 s），可得C≥24.38 uF.

　　原則上，電容值取的越大，輸出電壓越平滑，其紋波值越小。但是隨著電容容量的增大，一般其體積也隨之增大，考慮到該電路板面積，實取47 uF/160 V的電解電容。

　　2.3系統電源電路設計

　　因電路中需要兩組電壓，一組用于驅動三串LED，一組為集成IC提供工作電源（5 V）。VD5的穩壓值直接與所驅動單串LED的個數有關，前文中要求驅動單串12只LED，并在此假定紅光LED正向壓降的Uf為2 V，而綠光、藍光為3.2 V進行計算。圖l中a點電壓Ua為ΣU+UR，其中ΣU為38.4 V，UR為平衡電阻上的壓降。因此，穩壓二極管VD5的穩壓值應大于38.4 V.考慮到電壓裕量及元件獲得的成本和方便性，VD5選用50 V/l W的高壓穩壓二極管，VD6選用5.1 V/0.5 W穩壓二極管。并根據文獻［1］選擇可限流電阻R3為62Ω/2 W，見、R5分別為4.7 kΩ和22 kΩ。

　　為使各色LED亮度一致，需要在各個LED串上串接平衡電阻，其中與藍、綠LED串接的平衡電阻R14、R12值為UR/I，（其中UR=11.6V;I為流過支路LED的電流，取為20 mA），則R=580 Ω，實取平衡電阻R14=R12=680Ω，同理取R9=1.4 kΩ。