一種高性能可智能控制型LED路燈驅動電源的設計

　　摘要：本文針對傳統驅動電源電能損耗大、效率和智能化程度低的缺點，設計了一款適用于大功率LED路燈的高性能可智能控制型驅動電源。本文選擇了多級驅動方案，即功率因數校正(PFC)電路、LLC諧振控制電路和多路恒流輸出的三級式結構。本文采用合理的設計，優化了功率校正因數，增大了輸入電壓范圍，提高了整機效率，使輸出電流在全負載范圍內更加穩定，同時增加了PWM調光控制功能，可根據外界環境的變化智能控制LED路燈的亮度，從而達到進一步節能減排的效果。

　　引言

　　由于具有高光效、長壽命、燈具效率高、環保和易于調光控制等優點，半導體照明是目前被各國公認為最有發展前景的高效照明產業，被稱作繼白熾燈、熒光燈后照明光源的又一次革命^[1]。我國推出的“十城萬盞”計劃^[2]，使LED路燈得到了越來越多的應用。但是，LED路燈在取代傳統路燈的道路上還有許多亟待解決的難題，主要包括光學設計、散熱以及驅動電源等問題，同時智能控制和無線通信也成為LED路燈的研究重點。

　　本文采用多級驅動方案，使驅動具有較高的功率因數和效率，并解決了傳統方案驅動器件多、成本高、體積大的缺陷。易于調光控制也是LED照明的一大優點，設計中采用了可PWM調光的模塊，使得驅動電源具有智能控制的接口，便于在此基礎上開發LED路燈智能照明控制系統。

　　1 系統結構

　　本系統采用3級驅動電路結構，系統結構圖如圖1，前級是功率因數校正電路，主要作用是采用諧波抑制技術限制諧波的含量。中間級是LLC諧振電路，完成隔離和降壓功能，保證電路具有較高的轉換效率。最后一級為恒流輸出電路，為LED提供恒定的電流，同時具有PWM調光控制功能，通過智能控制系統來調節LED的亮度。

　　2 驅動電路原理及實現

　　2.1 PFC電路的設計

　　為了提高電能的利用率，現在一般的開關電源都需要在前級加入功率因數校正(PFC)電路^[3]，其中升壓PFC有源功率因數校正是最具成本效益的方法。本文采用PI公司推出的PFS708EG專用芯片，該芯片具有極高的集成度，集成了一個連續導通模式(CCM)升壓PFC控制器、柵極驅動器、超低反向恢復二極管和高壓功率MOSFET，采用了創新的恒定伏秒/安秒控制方法，可極大減少元器件數量、降低裝配成本和布板尺寸^[4]。圖2所示為PFS708EG的典型應用圖。

　　本設計采用一種恒定的安培-秒導通時間和恒定的伏-秒關斷時間控制方法，該方法可以調節輸出電壓和整形輸入電流以使其符合諧波電流限值(高功率因數)。即控制開關電流在導通時間內具有恒定的安培-秒從而使平均輸入電流跟隨輸入電壓，同時保持由升壓電感器的電磁特性所決定的恒定的伏-秒平衡，從而調節輸出的電壓和功率。如下所示，設置關斷時間(t_off)的恒定伏-秒為：

　　上式表明，輸入電流i_IN正比于輸入電壓V_IN，因此滿足了對于功率因數校正的基本要求。