一款恒流驱动方式LED电源方案详解

负载的电流采样由串联在LED负载与地之间的采样电阻完成，经一级跟随、一级同相放大之后分别给单片机和PWM控制芯片；电压采样由负载和电流采样电阻上的电压分压完成，经一级跟随分别给单片机和PWM控制芯片。为完成恒压与恒流模式的切换，分别在电压采样回路与电流采样回路与PWM控制芯片间各加入一个N沟道MOSFET作为电子开关，完成切换。为保证反馈的稳定性在MOSFET后再加一级跟随后将反馈信号传递给PWM控制芯片。

一、方案比较与选择

1电路拓扑结构方案

方案一：采用反激式拓扑结构的功率因数校正电路，优点是将功率因数校正与电源变换器合二为一，可以大大减少电路的损耗，提高电路的整体效率，缺点是应用在反激式电路的有源功率因数校正控制芯片种类较少，且电路比较复杂，很难设计与单片机合适的接口电路，不容易使用单片机进行控制。

方案二：将功率因数校正电路与主控电路分开，采用Boost型的功率因数校正电路后接电源变换器的方案，优点是电路结构简单，并不涉及单片机对功率因数校正电路的控制，只需使功率因数校正部分输出一个稳定的电压即可，缺点是会一定程度上降低设计的整体效率。

鉴于本题要求步进调压的功能，需要单片机对PWM控制芯片有一个良好而稳定的控制，故选择方案二。

2电源变换器方案

方案一：采用半桥变换电路，优点是高频变压器利用率高，传输功率大，电路效率很高，缺点是电路较复杂，且有直通危险。

方案二：采用单端反激变换电路，优点是电路结构简单，缺点是高频变压器利用率低，需要留有气隙，电路效率不高。

鉴于本题要求最大负载只有10个1W的led，传输功率较小，故采用方案二，即反激式电路拓扑结构。

3闭环反馈控制方案

方案一：采用软件闭环反馈控制，即使用单片机进行各参数的采样，然后直接由单片机对PWM控制芯片进行控制，调节占空比。优点是电路结构简单，缺点是反馈回路会受到采样精度、采样速度、单片机运算速度等因素的影响，使反馈系统变得不稳定。

方案二：采用硬件闭环反馈控制，即使用硬件电路构建反馈电路，由PWM控制芯片自身根据反馈信号调节占空比，而单片机对PWM控制芯片只是进行辅助调整。优点是反馈速度快，调节精度高，缺点是易受外部干扰。

4有源功率因数校正方案

方案一：采用UC3854作为有源功率因数校正电路的主控芯片。优点是功率因数校正系数可达99.5%，缺点是外围电路非常复杂且调试困难，方案二：采用MC33260作为有源功率有源功率因数校正电路的主控芯片。优点是外围电路简单，缺点是功率因数校正率与UC3854相比略低。

220VAC经工频变压器降压为36VAC，经开机冲击电流抑制电路输入到功率因数校正电路中，再经高频隔离变压器给串联在一起的LED灯供电，在LED灯处分别进行电压、电流采样，返回给PWM控制芯片和单片机，由单片机给定基准电压来控制PWM控制芯片，进而达到控制LED灯恒流可调的目的。

系统总体结构框图如图1所示。

图1系统总体框图