LED路燈驅動電路設計方案

一、引言

LED路燈因其高亮度、低能耗、長壽命等優勢逐漸成為城市道路照明的首選方案。一個高效、穩定的驅動電路是實現LED路燈穩定運行的核心。LED驅動電路的設計需要考慮恒流驅動、功率調節、電源保護等多個方面，同時必須確保電路能夠滿足寬輸入電壓范圍、效率高、溫升低以及良好的抗干擾性能。

二、LED路燈驅動電路的系統框架

LED路燈驅動電路的系統架構通常包括以下幾個模塊：

1. AC-DC轉換模塊：將交流市電轉換為直流電壓，通常采用高效的電源模塊進行變換。

2. DC-DC降壓/升壓模塊：對直流電壓進行穩壓，輸出穩定的電壓和電流驅動LED。

3. 恒流驅動模塊：提供恒定電流給LED，以確保LED的穩定工作，防止過流損壞。

4. 控制模塊：基于主控芯片實現PWM調光、過溫保護、過流保護等功能。

5. 保護模塊：包括短路保護、過壓保護、欠壓保護等功能，增強電路可靠性。

三、LED驅動電路的主要設計模塊及關鍵器件

1. 恒流驅動模塊
   恒流驅動模塊是LED路燈電路的核心部分，其作用是確保LED工作在恒定電流下，避免因電流變化導致的LED損壞。

   常用的恒流驅動芯片包括：

• PT4115：一款高效降壓型LED驅動芯片，輸入電壓范圍寬，最大輸出電流1.2A，內置PWM調光功能。適用于中小功率LED照明。

• HV9910B：一款通用高壓LED驅動控制器，支持高達450V的輸入電壓，適合于高壓輸入應用場景。

• TPS92512：來自TI的高性能恒流降壓驅動器，具備良好的效率和熱管理特性。

2. DC-DC轉換模塊
   DC-DC轉換模塊用于將電壓進行穩壓調節，輸出適合LED驅動的穩定電壓和電流。根據具體需求，設計中可采用降壓（Buck）、升壓（Boost）或降升壓（Buck-Boost）拓撲結構。

   常用的DC-DC轉換芯片包括：

• LM3409：一款高效Buck型LED驅動控制器，具備精準的電流控制和高達1MHz的開關頻率，適用于高功率LED驅動。

• LT3755：一款高性能的升壓型LED驅動芯片，支持輸入電壓范圍6V~100V，適合大功率LED應用。

• TPS40210：TI出品的Buck-Boost控制器，適合輸入電壓與輸出電壓相差較大的場景。

3. PWM調光模塊
   PWM調光技術用于控制LED的亮度，調光過程中保持LED電流恒定，從而避免色溫漂移。PWM調光模塊通常集成在主控芯片中或由外部控制器實現。

   常用的PWM控制芯片包括：

• SG3525：一款經典的PWM控制器，具備高精度占空比調節功能，適合于LED亮度控制。

• UC3843：高性能的電流模式PWM控制器，具備過流保護功能，常用于中大功率LED驅動電路中。

• NCP3065：PWM調光功能集成的LED恒流驅動器，支持電感和電容模式輸出。

4. 保護模塊
   為了提高LED驅動電路的可靠性，電路設計中需加入過壓、欠壓、短路等保護功能，保護電源和LED負載。

   常用的保護器件包括：

• LM5060：一款高壓電源保護控制器，提供過流保護和反向保護功能。

• TPS26600：高性能電子熔斷器，支持過壓和欠壓保護，同時具備自動恢復功能。

四、LED路燈驅動電路的主控芯片

主控芯片是整個LED驅動電路的“大腦”，負責實現電流控制、PWM調光、保護功能以及通信接口等功能。

1. PT4115
   PT4115是一款高效率的降壓型恒流LED驅動器，適用于輸入電壓范圍寬（6V~30V）的應用場景。PT4115內置PWM調光功能，外部可通過簡單的電阻分壓設置LED電流。

• 在設計中的作用：作為恒流驅動器，提供穩定電流輸出，同時支持PWM調光功能。

2. HV9910B
   HV9910B是高壓輸入應用中常用的LED驅動控制器，輸入電壓可達450V，適合于高壓市電輸入的LED路燈驅動電路。

• 在設計中的作用：提供高壓輸入兼容性，驅動高功率LED負載。

3. LM3409
   LM3409是一款高性能Buck型LED驅動控制器，具備高開關頻率和高電流精準度。

• 在設計中的作用：實現DC-DC降壓恒流控制，適用于大功率LED驅動場合。

4. UC3843
   UC3843是一款經典的電流模式PWM控制器，具備快速響應和過流保護功能，適合于大功率LED驅動電路。

• 在設計中的作用：實現PWM亮度調光和電流控制，同時提供保護功能。

5. TPS40210
   TPS40210是一款適用于Buck-Boost應用的控制器，適合輸入電壓和輸出電壓差異較大的場合。

• 在設計中的作用：提供靈活的電壓調節和高效的DC-DC轉換功能。

五、LED路燈驅動電路的設計方案與案例

設計需求：

• 輸入電壓：AC 220V（經AC-DC轉換為直流電壓）

• 輸出電流：700mA（驅動LED燈串）

• 功率：50W

• 調光方式：PWM調光

設計方案：

1. AC-DC轉換
   使用LNK302芯片，將220V市電轉換為24V直流電壓。

2. DC-DC降壓
   使用LM3409芯片，將24V直流電壓降壓至驅動LED的電流電壓需求（約12V，700mA）。

3. 恒流驅動
   使用PT4115作為恒流驅動器，提供恒定700mA電流。

4. PWM調光
   通過主控芯片SG3525實現PWM占空比調節，控制LED亮度。

5. 保護模塊
   使用LM5060提供過流、過壓保護，確保電路安全運行。

六、總結

本設計方案采用了高效的主控芯片如PT4115、LM3409和HV9910B，實現了高效穩定的LED驅動功能，同時加入了PWM調光、保護模塊等功能，滿足了LED路燈在實際應用中的高效率和高可靠性需求。合理選擇主控芯片及設計方案，可以有效降低成本并提高系統的穩定性。