大功率LED照明恒流驱动电源的设计

LED驱动电源恒流电路方案详解

LED驱动电源是一种将交流电转换成直流电，并能稳定地提供给LED供电的设备。恒流电路是其中一种常见的驱动方案，其主要功能是通过控制电流大小来保证LED的工作电流始终保持在一定范围内，从而实现LED的稳定工作。

一、恒流电路的原理

恒流电路的原理是通过电流控制器（current controller）来控制供电电流。当LED的电流变化时，电流控制器会尽量保持输出电流不变，从而保证LED的光亮度稳定。通常情况下，电流控制器的工作原理可以分为两种方式：线性驱动和开关驱动。

线性驱动方式：电流控制器通过调节电源电压和输出电阻来控制电流大小。当LED电压波动时，电流控制器会自动调节电源电压，使得输出电流恒定。这种方式的优点是简单可靠，成本较低，但效率较低，产生的功耗较大。

开关驱动方式：电流控制器通过开关元件（如晶体管、MOS管等）控制电流。当LED电压波动时，电流控制器通过调节开关元件的导通时间来控制电流大小。这种方式的优点是效率高，灵活可控，但需要较复杂的控制电路和开关元件。

二、恒流电路的主要组成部分

1.整流桥：负责将交流电转换为直流电，并提供给后续的电路进行处理。

2.滤波电容：用于减小输出直流电的波动，使得输出电流更加稳定。 3.电流控制器：根据LED的工作电流要求，通过调节电源电压或开关元件导通时间来控制输出电流及保持其稳定。

4.电阻调节器：通过调节电阻的大小来调整电流控制器的工作点，实现输出电流的精确调节。

三、恒流电路的设计要点

1.选择合适的电流控制器：根据LED的工作电流要求和驱动电压范围选择合适的电流控制器。常用的电流控制器有线性调节型和开关型两种，可以根据具体需求进行选择。

2.设计适当的电阻调节器：电阻调节器的设计应符合LED的工作电流要求，同时要注意电阻的耗散功率不能过大，以免影响电路的稳定性和寿命。

3.选择合适的整流桥和滤波电容：整流桥和滤波电容的选择应根据驱动电流和电压波动范围来确定，以确保输出电流的稳定性和纹波的较小。

LED驱动电源恒流方案大全

1 / 44 恒流方案大全

恒流源是电路中广泛使用的一个组件，这里我整理一下比较常见的恒流源的结构和特点。

恒流源分为流出(Current Source)和流入(Current Sink)两种形式。

最简单的恒流源，就是用一只恒流二极管。实际上，恒流二极管的应用是比较少的，除了因为恒流二极管的恒流特性并不是非常好之外，电流规格比较少，价格比较贵也是重要原因。

最常用的简易恒流源如 图(1) 所示，用两只同型三极管，利用三极管相对稳定的be电压作为基准，电流数值为：I = Vbe/R1。

这种恒流源优点是简单易行，而且电流的数值可以自由控制，也没有使用特殊的元件，有利于降低产品的成本。缺点是不同型号的管子，其be电压不是一个固定值，即使是相同型号，也有一定的个体差异。同时不同的工作电流下，这个电压也会有一定的波动。因此不适合精密的恒流需求。

为了能够精确输出电流，通常使用一个运放作为反馈，同时使用场效应管避免三极管的be电流导致的误差。典型的运放恒流源如图(2)所示，如果电流不需要特别精确，其中的场效应管也可以用三极管代替。

电流计算公式为：

I = Vin/R1

这个电路可以认为是恒流源的标准电路，除了足够的精度和可调性之外，使用的元件也都是很普遍的，易于搭建和调试。只不过其中的Vin还需要用户额外提供。

从以上两个电路可以看出，恒流源有个定式（寒，“定式”好像是围棋术语XD），就是利用一个电压基准，LED驱动电源恒流方案大全

2 / 44 在电阻上形成固定电流。有了这个定式，恒流源的搭建就可以扩展到所有可以提供这个“电压基准”的器件上。

最简单的电压基准，就是稳压二极管，利用稳压二极管和一只三极管，可以搭建一个更简易的恒流源。如图(3)所示：

电流计算公式为：I = (Vd-Vbe)/R1

TL431是另外一个常用的电压基准，利用TL431搭建的恒流源如图(4)所示，其中的三极管替换为场效应管可以得到更好的精度。TL431组成流出源的电路，暂时我还没想到:)

基于填谷电路的恒流式LED 高压驱动电源的设计

0 引言

近年来，LED灯具(含LED和驱动电源)作为一种节能环保型照明灯具正在迅速推广，被广泛用于阅读灯、手电筒、汽车方向灯、小型聚光灯，标牌、建筑轮廓及穹顶照明、便携式闪光灯、医疗照明及装饰照明灯等领域。如何降低LED驱动电源的总谐波失真，提高其功率因数，具有重要的现实意义。

1 功率因数与谐波失真

对无失真的交流电而言，其输入电压与输入电流的表达式分别为

式中的u、i均代表瞬时值，U、I为有效值，ψ表示相角。交流输入的视在功率S=UI，而有功功率P=UIcosψ。仅当cosψ达到1时，P=UI=S。

功率因数的英文缩写为PF(Power Factor)，其国标符号为λ。功率因数定义为有功功率与视在功率的比值：

交流供电设备的功率因数是在电流波形无失真的情况下定义的。造成功率因数降低的原因有两个：一是交流输入电流波形的相位漂移，二是交流输入电流波形存在失真。相位漂移通常是由电源的负载性质(感性或容性)而引起的，在这种情况下对功率因数的分析相对简单，一般可用公式cosψ=P／(UI)来计算。但是当交流输入电流波形存在失真时，式(3)不再适用。

目前，采用AC／DC变换器的开关电源均通过整流电路与电网相连接。其输入整流滤波器一般由桥式整流器和滤波电容器构成，二者均属于非线性元器件。由于大容量滤波电容器的存在，使得整流二极管的导通角变得很窄，仅在交流输入电压的峰值附近才能导通，致使交流输入电流产生严重失真，变成为尖峰脉冲。这种电流波形中包含了大量的谐波分量，不仅对电网造成污染，还导致滤波后输出的有功功率显著降低，使功率因数大幅度降低。普通AC／DC变换器的功率因数较低，只能达到0．6左右。因此，提高开关电源的功率因数不仅能降低线路损耗、还能减少电网的谐波污染，提高电网的供电质量。

总谐波失真是指用信号源输入时，输出信号(谐波及其倍频成分)比输入信号多出的谐波成分，一般用百分数表示。功率因数(λ)与总谐波失真(THD)存在下述关系：

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浙江大学电气工程学院 硕士学位论文 一种恒流型DC-DC大功率LED驱动电路的设计 姓名：裴倩 申请学位级别：硕士 专业：电力电子与电力传动 指导教师：陈辉明;王正仕

20100127

浙江大学硕士学位论文

摘要

摘要

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本论文的题目来源于电源公司的合作项目，论文的目的是设计一种市场需求量大的大 功率白光ＬＥＤ恒流驱动变换器，要求其在输入电压和负载ＬＥＤ灯串电压（即个数）在一定 范围内变化时，仍具有高恒流精度和控制结构简单、成本低、体积小、效率高等特点。 本论文的研究思路和工作内容如下： 首先，论文对大功率照明ＬＥＤ的特性及发展和白光ＬＥＤ驱动电路的分类进行了介绍。 接着分析了ＤＣ－ＤＣ转换电路的原理和控制策略，包括ＤＣ－ＤＣ转换电路的三种拓扑结构的原

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了调试实验和分析了各变量对恒流精度的影响，实验结果验证了本文理论研究和电路实现 结构设计结果的正确性。