电容降压式LED景观照明灯驱动方案
LED景观照明灯就是实现RGBLED的交替点亮以及渐变控制,电路设计如图1所示。该电路采用3181集成芯片作为控制器,其相关功能及引脚参看文献[4],共控制36只小功率LED,采用RGB三基色LED各12只,驱动方案采用电容降压式。
其中,C1、C5为并联的两个相同的电容,起降压及限流作用;由4个lN4007组成的整流桥对输入交流电压进行整流;滤波电容C4用于滤除整流输出电压中的交流成分,使电压更为平滑;肖特基二极管VD5稳定a点的电压;VD6为控制IC提供稳定的电压;R3、R4为限流电阻;R2、C2为控制IC提供交流输入频率,为集成IC提供交流采样频率;三极管VT1、VT2、VT3用于控制LED支路的电流变化。
2.1 降压电容值的选择
通过降压电容C1、C5(后文中用C表示)向负载提供的电流I0,实际上就是流过充放电电流lc.当负载电流,I0小于c的充放电电流时,多的电流就会流过滤波电容C4及其他支路。
式中Ui--输入交流电压有效值。
f--AC频率。
对于负载所消耗的60 mA的电流I0至少需要降压电容值为0.87uF,因图l中增加高压稳压二极管降压,而二极管工作时也需要消耗较大的电流,另外为保证电容C可靠工作,其耐压选择应大于2倍的电源电压,因此应选择两个684/630 V电容并联工作。
2.2整流及滤波电路
根据文献[7],整流桥上单个二极管所承受的电压最大值URM= √2Ui(Ui为输入电压的有效值)=318.4 V,因此选用常用的整流二极管lN4007(URM=l000 V,IF=1 A)。
为使输出端得到平滑的负载电压,一般取RLC≥(3~5)T/2,其中RL为负载阻抗,T为输入信号周期(0.02 s),可得C≥24.38 uF.
原则上,电容值取的越大,输出电压越平滑,其纹波值越小。但是随着电容容量的增大,一般其体积也随之增大,考虑到该电路板面积,实取47 uF/160 V的电解电容。
2.3系统电源电路设计
因电路中需要两组电压,一组用于驱动三串LED,一组为集成IC提供工作电源(5 V)。VD5的稳压值直接与所驱动单串LED的个数有关,前文中要求驱动单串12只LED,并在此假定红光LED正向压降的Uf为2 V,而绿光、蓝光为3.2 V进行计算。图l中a点电压Ua为ΣU+UR,其中ΣU为38.4 V,UR为平衡电阻上的压降。因此,稳压二极管VD5的稳压值应大于38.4 V.考虑到电压裕量及元件获得的成本和方便性,VD5选用50 V/l W的高压稳压二极管,VD6选用5.1 V/0.5 W稳压二极管。并根据文献[1]选择可限流电阻R3为62Ω/2 W,见、R5分别为4.7 kΩ和22 kΩ。
为使各色LED亮度一致,需要在各个LED串上串接平衡电阻,其中与蓝、绿LED串接的平衡电阻R14、R12值为UR/I,(其中UR=11.6V;I为流过支路LED的电流,取为20 mA),则R=580 Ω,实取平衡电阻R14=R12=680Ω,同理取R9=1.4 kΩ。
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