一種長壽命LED驅動電路設計方案

　　本文主要針對現有LED驅動電路因存在電解電容而縮短其壽命的缺點，提出了一種無電解電容的LED驅動電路的設計方案。該方案以延長電路使用壽命為主題，以開關電源與線性電源相互結合為基礎，揚長避短充分利用各自的優勢，因為開關電源具有高效率的能量變換的特點而線性電源具有無輸出紋波的特點，本設計方案充分利用其各自的優勢來替代電解電容濾波，有效的解決了現有 LED驅動電路存在壽命短的問題。這款LED驅動電路無大容量電解電容，小型電容可以采用長壽命的薄膜電容等容性元件，使其具有壽命長、效率高、紋波電流小特點，并且具有較高的安全性和穩定性。

　　1.前言

　　LED（發光二極管）為新一代的綠色照明光源，具有節能、環保、高亮度、長壽命等諸多優點。它不僅是照明光源的新寵，也與人們的生活戚戚相關。因此，研制長壽命的驅動電源，構建高效率、低成本、高功率因數和是LED燈發光品質和整體性能的關鍵，也是 LED照明技術發展的需要。據不完全統計現有的白熾燈泡壽命比LED燈少約40倍。因為發光二級管不僅是直流電流驅動器件，也是光電轉換器，有將光電轉換的功能。它的作用主要是通過流動電流，將電能轉變為光能，所以其優勢是比一般的光源的節能效率和工作壽命都要高。但是，在LED驅動電源的整流電路和濾波電路中一般需要使用大容量的電解電容。電解電容器的壽命一般為l05℃/2000h，就是說當電容周圍溫度升高到105℃時其壽命只有84天，即使工作在溫度為85℃的環境中，使用壽命也僅為332天，所以電解電容是阻礙LED驅動電路壽命的主要原因。為了提高驅動電源的壽命，有必要去掉電解電容，為此文中提出一種無電解電容的高亮度LED驅動電源。

　　2.LED驅動電路的工作原理

　　本設計方案電路的總體框圖如圖1所示：

　　電路拓撲采用反激式拓撲電路、利用PWM控制開關頻率，使其輸出恒定的電流和電壓，驅動LED燈。主要包括：前級保護電路、EMI濾波電路、整流電路、RCD鉗位電路、同步整流電路、功率轉換電路、輸出濾波電路、反饋電路、控制電路等。

　　為了使電路受電磁干擾較小，將EMI濾波電路接在前級保護電路后，通過它將電路中的高次諧波和電路中的浪涌濾除。

　　在輸入整流部分上，分別由橋式整流電路及π型濾波電路構成，因為二極管具有單向導通的特性，所以橋式整流電路可以將交流電轉換為單向的直流電，而后在π型濾波電路的作用下，輸出穩定直流電壓。

　　再由控制電路調節和控制使輸出達到設計值，最后經過輸出濾波電路，使輸出波紋減小變成直流電，最后將直流電輸出給LED使用。

　　3.LED驅動電路的具體設計

　　3.1 輸入電路的設計

　　本設計電路的指標為：輸入交流電壓Vin:90-264 VAC/50-60Hz;輸出電壓Vo:27VDC;輸出電流Io:0.68A.

　　如圖2所示，輸入電路包括安全保險裝置、EMI噪聲濾波裝置、橋式整流電路和π型濾波電路。

　　如圖2所示，為了減少在1MHz的頻段內的電磁干擾，由電容C1、C2和電感L1、L2組成了EMI噪聲濾波電路。安全保險裝置由保險絲和 ZNR組成，當有危害電路的尖峰電流產生的時候，保險絲會迅速切斷電路以保護負載；ZNR是浪涌吸收器，當驅動電路的輸入端出現靜電和浪涌時它會變得阻抗很高，因此可以保護后面的電路。橋式整流濾波電路，它的作用是將交流電轉換成直流電，其后的π型濾波器的作用濾除電路中電壓與電流的波紋。

　　3.1.1 EMI濾波器的設計

　　EMI濾波電路圖如圖3所示，EMI濾波電路在整流橋前，由差模電容CX1和CX2，主要用于衰減差模干擾，其值一般較大。

　　為了減少差模干擾，所以在整流橋后添加由C1、C2和L1組成π型差模濾波器。

　　EMI濾波電路中的差模電容選用X安規電容，安全等級為X2，其耐壓值2500V，其中CX1=0.47uF，CX2=0.01uF.共模電感LX1為7mH和LX2為1mH.整流橋后π型濾波電路的C1和C2濾波電容選用耐壓450V的薄膜電容，其電容值為0.22uF;差模電感L1大小為1mH.

　　從圖4中可以看出，當頻率高過1KHZ時噪聲信號會有明顯的下降?？梢钥闯鲈撾娐房梢杂行У亟档透哳l干擾。