SA7527 的LED照明驱动电源的研制
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摘要:发光二极管(LED)驱动电源对LED照明技术的推广有着重要的意义.现存的多种LED驱动电源不能充分发挥LED的优点,
提出一种基于sa7527开关电源结构的LED自适应驱动电路.从分析LED的驱动特性出发,
高密度电源控制芯片sa7527,结合输出光强和LED温度的检测,实现对LED的恒流驱动,过压保护和光衰补偿功能.
应用表明,该驱动电路满足LED
照明的
.
关键词:半导体发光灯;发光二极管驱动;sa7527;光衰补偿
LED具有高效、长寿命、低功耗、安全等优点,已被广泛应用于城市景观装饰、交通车站和商业广告等公众设施.近年来,随着单晶单管LED的输出功率、发光效率以及高功率封装技术的不断发展,使LED
照明具有广泛的应用前景.
然而,LED的输出光流明数和波长同PN结的温度以及电流密切相关.常规的驱动电路,如电容降压电路和开关稳压电路,将引起LED的提前老化,不能有效满足LED照明驱动的要求.,本文从分析LED灯珠的驱动特性出发,结合LED的驱动特性提出一种自适应照明驱动电路.针对100颗规格为Φ10的高亮白光LED阵列(功率约为25W)进行了具体设计.实验测试结果证明该驱动电路性能
.
1LED驱动特性
LED半导体冷光光源,它同白炽灯、卤素灯、汞灯具有明显不同的驱动特性.
1.1电参数特性
电流-电压特性是LED的基本物理特性,它同PN结类似,具有死区电压.当输出电压超过死区电压后,随着电流的
,PN结电压变动不大.PN结标称工作电流的大小取决于LED规格,如5-高亮白光LED,标称值为20mA,10标称值为80mA,而1W的LED标称值电流为360mA.
,PN结的压降大小除了与PN结电流和温度有关外,它还取决于制造材料特性.比如:当PN结温度为25o,电流为20mA时,5-高亮白光PN结电压约3.1V,而5-高亮黄光LED的PN结电压约2V.
1.2光学特性
电流-光通量特性是LED
照明设计的重要指标.LED输出光通量的大小同PN结的电流大小有关,在规定电流范围,输出光通量同电流成正相关.不同的制造封装厂家生产的
规格的LED,
的电流-光通量具有较大的区别.在20mA条件下对几个不同厂家封装的**头5-高亮白光LED样品的光通量进行测试,发现其光通量分别为4lm、3.54lm、3lm、2.5lm,有较大差别(说明:本测试数据以厂家提供的样品为测试对象);
,在电流不变的
下,随着工作时间的
,光通量均有所降低.
1.3温度特性
光谱特性是LED光源显色指数和色温的重要依据.实验测试发现,在PN结电流不变条件下,随着PN结温度的升高,LED光源发出的波长将向长波方向移动.
根据LED驱动特性的分析可见:
(1)不同的LED所需的工作电压、驱动电流不同;
(2)驱动电流不变的下,随着工作时间的,光通量有所降低;
(3)驱动电流不变的下,随着温度的升高光通量降低.而LED
照明
保证其输出光强对时间和温度具有
稳定性.
,设计具有自适应功能的LED驱动电路,以提供适当的工作电压、驱动电流,并使其对工作温度等外部条件变化引起的出光特性变化作出自适应
,以达到最佳的照明效果.
2具体LED驱动电路设计
结合LED驱动特性,以功率约为25W的办公室照明灯组驱动电源的设计为实例.其中,使用100颗Φ10-LED,采用LED阵列联接形式,即:20颗灯珠串联,然后5串并联.
针对
设计对象特性,本文提出了基于开关电源的LED自适应驱动方案.其总体框图如图1
.
市电(50Hz,90V～264V)
50Hz整流后,送入由高频变压器初级绕组和开关管组成的主回路,经高频变压、整流得到所需的输出.
sa7527可以设计出周边电路简洁、低浪涌电流、高功率因素、低成本的LED驱动电源.该电源主要
以下几个特性:(1)宽电压输入范围;(2)恒流/恒压特性;(3)自动光衰补偿功能.
2.1sa7527主控芯片
该结构的主控制芯片采用8脚封装的sa7527[5].sa7527是一块功能强大的芯片,它除了通用的PWM控制芯片的功能外,还提供了内置R/C滤波器、启动定时器、过电压保护、零电流检测、乘法器、内部带隙基准以及特殊防击穿电路等功能,内部框图如图2.
2.2高频变压器设计
根据开关电源高频变压器的基本理论:输出功率25W,开关频率取30kHz时,选定变压器磁心为EI25磁心.这种结构的磁心与环形磁心相比具有线圈绕制方便、分布参数影响小、磁心窗口率高、散热性好、系统绝缘可靠等优点;考虑到线包损耗与温升,把电流密度定为4A/mm2,那么初级和次级用0.41线径的漆包线绕制,反馈用0.19漆包线;计算输入/输出电压比例关系确定初/次级匝数比为:120匝:40匝,
再加8匝sa7527反馈绕组.
减小分布参数的影响,初级采用双线并绕连接的结构,次级采用分段绕制,串联相接的方式.在变压器的绝缘
,线圈绝缘选用抗电强度高、介质损耗低的复合纤维绝缘纸.
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