LED智能驱动系统设计与实现

引言

　　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%.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24V/3A开关电源供电，下级可分布多路LED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。

　　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６V～30V，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DIM引脚可以接受模拟调光和很宽范围的PWM调光。当DIM的电压低于0.3V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

　　VIN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VIN流到地，电流上升的斜率由VIN、电感（L）和LED压降决定，在RS上产生一个压差VCSN，当（VIN-VCSN）＞115mV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（RS）、LED和肖特基二极管（D）；当（VIN-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/RS.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。

　　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。