50WLED防爆燈驅動電源設計

隨著綠色照明的發展趨勢及國家對井下作業安全的重視，節能環保的礦用燈具備受人們的青睞。LED防爆燈具是市場上的礦用燈具的一種，它采用LED作為光源，與傳統燈具相比有節能、環保、壽命長等優勢，目前LED防爆燈照明在煤礦生產中的應用領域越來越廣泛，并發揮了不可替代的作用。 雖然LED的優勢很多，但是LED的光性能對電流要求高，流過LED的電流大小決定LED的發光強度，電流過強長時間會引起LED光通量的衰減，電流過弱會造成LED發光亮度不夠。LED防爆燈要安裝在環境惡劣的場所，燈壽命和安全性要求嚴格，而LED的驅動電源是影響燈壽命和安全的重要因素，因此研究一款效率好、功率因數高、穩定性、防水防塵都達標的LED防爆燈驅動電源具有重要的現實意義。 本文論述了LED防爆燈驅動電源課題的背景和研究意義，提出了LED防爆燈驅動電源的設計難點，介紹了有源功率因數校正，反激式變換器，可靠性設計等關鍵技術原理。在分析LED防爆燈驅動電源的設計要求基礎之上，給出了一款50W LED防爆燈驅動電源的整體設計。文中采用功率因數校正和直流-直流變換器的兩級方案。由于升壓型臨界模式功率因數校正具有比較簡單的控制電路，適合應用在中小功率的電源驅動產品中，因此*級選用臨界導通模式實現對功率因數的校正，減小諧波分量，為后級提供穩定電壓；又根據設計功率大小的要求，二級選用反激式變換器實現所要達到的直流輸出，采用LM321來限壓恒流實現對電流的反饋。文章首先對LED的發光原理、發展歷程和趨勢及LED防爆燈驅動電源的發展現狀和趨勢進行了介紹；其次論述了功率因數校正技術，給出了三種不同模式下的有源功率因數校正的原理及優缺點比較，隨后提出了單級式變換器和兩級式變換器技術的應用場合及其優缺點對比；再次分析了反激式變換器的工作原理及總結。在上述的理論基礎之上，設計了一款50W LED防爆燈驅動電源的兩級式電路即前級基于NCP1608芯片的臨界導通模式的有源功率因數變換器的設計，后級基于TOP258EN芯片的反激式變換器的設計；并對兩級式變換器的主電路和控制電路的參數進行了詳細的設計；總結了調試時遇到的問題和解決方法并對LED防爆燈驅動電源的可靠性進行了分析，提出了主要的改善方法。 本文zui后對研制的50WLED防爆燈驅動電源樣機的關鍵點的波形做出了采集和分析。測試結果表明：輸出電壓47V，輸出電流1.，驅動電源整機效率達到0.87，功率因數0.95以上，電路簡單，成本低，電源工作穩定可靠，實驗結果證明該方案具有可行性。