LED灯具智能驱动系统设计

　　摘 要： LED 是一种新型半导体固态光源，具有低功耗、长寿命及环保的显著优点。采用PT4115来做LED恒流驱动，设计了具有智能调光控制的LED射灯驱动系统。根据PT4115的输入电压范围，设计了基于TOP249Y 的电源适配器。结果表明，该系统能有效地实现对灯的智能控制，并提高用电效率，节省电能。

　　0 引言

　　LED照明是全球节能的主流，而大功率LED 照明更是今后世界的照明发光系统的主流趋势。大功率LED具有亮度高、节能环保、安全性和稳定性高等特点，比传统光源节电60% ~ 70%.

　　传统的声光控延时控制器能很好地实现对灯的控制，在光线黑暗时或晚上来临时，能有效地实现“人来灯亮，人去灯熄” ， 但由于其开关用的是继电器之类的机械控制器，所以在人流量多的地方由于频繁的开关，较容易损坏。

　　根据市场上的现有的大功率LED射灯产品，设计了可应用于走廊、楼梯、教室等场所的智能照明系统。

　　该系统采用24 V /3 A 开关电源供电，下级可分布多路LED智能照明模块（见图1）。控制器采用AT89C2051，恒流驱动采用PT4115芯片。灯的亮灭及亮度通过调光方式实现和改变。

　　PT4115芯片的DIM 端可用PWM 调光实现输出电流从0到100%调整，根据此特点，设计了集声控、光控、时控于一体的智能调光模块。其功能有：

　　（1） 当有光（自然光） 时，不管有没有声响，灯不亮。

　　（2）当无光（自然光）时，若有人经过产生声响，控制器先判断时间段，若是在天色完全暗下来时（定义为第一时间段），则使LED 发出100% 亮度。其余时间段即天色还较亮，控制器可输出50% 占空比方波，使LED 发出50% 亮度即可，这样可进一步节省电能，提高用电效率。

　　

　　图1 LED智能驱动系统框图

　　1 基于PT4115的恒流驱动

　　1. 1 PT4115芯片介绍

　　PT4115 是一款连续电感电流导通模式的降压恒流源，用于驱动一颗或多颗串联LED.PT4115 输入电压范围为6 V ~ 30 V， 输出电流可调，最大可达1. 2A.根据不同的输入电压和外部器件，PT4115 可以驱动高达数十瓦的LED.PT4115 内置功率开关，采用高端电流采样设置LED 平均电流，并通过D IM 引脚可以接受模拟调光和很宽范围的PWM 调光。当D IM的电压低于0. 3 V 时，功率开关关断，PT4115进入极低工作电流的待机状态。

　　1. 2 LED射灯驱动电路

　　V IN 上电时，电感（ L ） 和电流采样电阻（ RS ）的初始电流为零，LED 输出电流也为零（见图2 ）。这时候，内部功率开关导通，SW 的电位为低。电流通过电感（L ）、电流采样电阻（ RS ）、LED 和内部功率开关从V IN 流到地，电流上升的斜率由V IN、电感（L ） 和LED 压降决定，在RS 上产生一个压差VCSN， 当（V IN-VCSN ） 》 115 mV 时，内部功率开关关断，电流以另一个斜率流过电感（ L ）、电流采样电阻（R S ）、LED和肖特基二极管（ D ）； 当（ V IN-VCSN ） 《 85mV时，功率开关重新打开，这样使得在LED 上的平均电流为IOUT = （ 0. 085+ 0. 015） /2 ？RS = 0. 1 /R S.如果不使用调光功能，可使DIM 引脚悬空，这时可输出设定的最大电流。

　　

　　图2 LED射灯驱动电路

　　2 基于Top249Y的72W 开关电源适配器设计

　　2. 1 变压器设计

　　高频变压器设计应注意： 1）在高频变压器设计中，在最大输出功率时，磁芯中的磁感应强度不应达到饱和，以免在大信号时产生失真。2） 在瞬变过程中，高频链漏感和分布电容会引起浪涌电流和尖峰电压及脉冲顶部振荡，使损耗增加，严重时会造成开关管损坏。同时，输出绕组匝数多，层数多时，应考虑分布电容的影响，降低分布电容有利于抑制高频信号对负载的干扰。对同一高频变压器同时减少分布电容和漏感是困难的，应根据不同的工作要求，保证合适的电容和电感。