LED燈具智能驅動系統設計

　　摘 要： LED 是一種新型半導體固態光源，具有低功耗、長壽命及環保的顯著優點。采用PT4115來做LED恒流驅動，設計了具有智能調光控制的LED射燈驅動系統。根據PT4115的輸入電壓范圍，設計了基于TOP249Y 的電源適配器。結果表明，該系統能有效地實現對燈的智能控制，并提高用電效率，節省電能。

　　0 引言

　　LED照明是全球節能的主流，而大功率LED 照明更是今后世界的照明發光系統的主流趨勢。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%.

　　傳統的聲光控延時控制器能很好地實現對燈的控制，在光線黑暗時或晚上來臨時，能有效地實現“人來燈亮，人去燈熄” ， 但由于其開關用的是繼電器之類的機械控制器，所以在人流量多的地方由于頻繁的開關，較容易損壞。

　　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24 V /3 A 開關電源供電，下級可分布多路LED智能照明模塊（見圖1）?？刂破鞑捎肁T89C2051，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：

　?。?） 當有光（自然光） 時，不管有沒有聲響，燈不亮。

　?。?）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。

　　圖1 LED智能驅動系統框圖

　　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6 V ~ 30 V， 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D IM 引腳可以接受模擬調光和很寬范圍的PWM 調光。當D IM的電壓低于0. 3 V 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

　　V IN 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V IN 流到地，電流上升的斜率由V IN、電感（L ） 和LED 壓降決定，在RS 上產生一個壓差VCSN， 當（V IN-VCSN ） 》 115 mV 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（R S ）、LED和肖特基二極管（ D ）； 當（ V IN-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 /R S.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。

　　圖2 LED射燈驅動電路

　　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。