一种LED驱动电路短寿命的解决方案
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本方案以延长电路使用寿命为主题，以开关电源与线性电源相互结合为基础，扬长避短充分利用各自的优势来替代电解电容滤波，有效的解决了现有LED驱动电路存在寿命短的问题。 1.前言 LED(发光二极管)为新一代的绿色照明光源，具有节能、环保、高亮度、长寿命等诸多优点。它不仅是照明光源的新宠，也与人们的生活戚戚相关。因此，研制长寿命的驱动电源，构建高效率、低成本、高功率因数和是LED灯发光品质和整体性能的关键，也是LED照明技术发展的需要。据不完全统计现有的白炽灯泡寿命比LED灯少约40倍。因为发光二级管不仅是直流电流驱动器件，也是光电转换器，有将光电转换的功能。它的作用主要是通过流动电流，将电能转变为光能，所以其优势是比一般的光源的节能效率和工作寿命都要高。但是，在LED驱动电源的整流电路和滤波电路中一般需要使用大容量的电解电容。电解电容器的寿命一般为l05℃/2000h，就是说当电容周围温度升高到105℃时其寿命只有84天，即使工作在温度为85℃的环境中，使用寿命也仅为332天，所以电解电容是阻碍LED驱动电路寿命的主要原因。为了提高驱动电源的寿命，有必要去掉电解电容，为此文中提出一种无电解电容的高亮度LED驱动电源。 2.LED驱动电路的工作原理 本设计方案电路的总体框图如图1所示：
电路拓扑采用反激式拓扑电路、利用PWM控制开关频率，使其输出恒定的电流和电压，驱动LED灯。主要包括：前级保护电路、EMI滤波电路、整流电路、RCD钳位电路、同步整流电路、功率转换电路、输出滤波电路、反馈电路、控制电路等。 为了使电路受电磁干扰较小，将EMI滤波电路接在前级保护电路后，通过它将电路中的高次谐波和电路中的浪涌滤除。 在输入整流部分上，分别由桥式整流电路及π型滤波电路构成，因为二极管具有单向导通的特性，所以桥式整流电路可以将交流电转换为单向的直流电，而后在π型滤波电路的作用下，输出稳定直流电压。 再由控制电路调节和控制使输出达到设计值，最后经过输出滤波电路，使输出波纹减小变成直流电，最后将直流电输出给LED使用。 3.LED驱动电路的具体设计 3.1 输入电路的设计 本设计电路的指标为：输入交流电压Vin:90-264 VAC/50-60Hz;输出电压Vo:27VDC;输出电流Io:0.68A。 如图2所示，输入电路包括安全保险装置、EMI噪声滤波装置、桥式整流电路和π型滤波电路。
如图2所示，为了减少在1MHz的频段内的电磁干扰，由电容C1、C2和电感L1、L2组成了EMI噪声滤波电路。安全保险装置由保险丝和ZNR组成，当有危害电路的尖峰电流产生的时候，保险丝会迅速切断电路以保护负载;ZNR是浪涌吸收器，当驱动电路的输入端出现静电和浪涌时它会变得阻抗很高，因此可以保护后面的电路。桥式整流滤波电路，它的作用是将交流电转换成直流电，其后的π型滤波器的作用滤除电路中电压与电流的波纹。 3.1.1 EMI滤波器的设计 EMI滤波电路图如图3所示，EMI滤波电路在整流桥前，由差模电容CX1和CX2，主要用于衰减差模干扰，其值一般较大。
为了减少差模干扰，所以在整流桥后添加由C1、C2和L1组成π型差模滤波器。 EMI滤波电路中的差模电容选用X安规电容，安全等级为X2，其耐压值2500V，其中CX1=0.47uF，CX2=0.01uF.共模电感LX1为7mH和LX2为1mH.整流桥后π型滤波电路的C1和C2滤波电容选用耐压450V的薄膜电容，其电容值为0.22uF;差模电感L1大小为1mH。 总结：这款LED驱动电路无大容量电解电容，小型电容可以采用长寿命的薄膜电容等容性元件，使其具有寿命长、效率高、纹波电流小特点，并且具有较高的安全性和稳定性。 |
