一款高效率低功耗恒流可调光LED台灯讲述.doc

一款高效率低功耗的恒流可调光LED台灯（讲义） 梅开乡 LED灯具有发光效率高、使用寿命长、安全性能好、可靠性高、绿色环保、响应时间短、单色性好、平面发光、方向性强等诸多优点，被公认为是继白炽灯、荧光灯和高强度放电（HID）灯之后的第四代光源，是一种作为国家绿色照明工程中明确推广使用的新产品，在照明领域中特别是民用照明领域中日益得到商业化应用。台灯一般用在阅读、书写、设计、批阅等办公或学习照明使用场所。基于满足人们桌面照明要达到150lx的照度、显色指数不低于80（即光对颜色还原的程度的参数）、光线稳定无频闪、无眩光的国家标准，并且基于节能、高效、环保的角度考虑，本设计运用VIPer22A、PT4105芯片构成的1～3W恒流可调光LED台灯，具有效率高（节能效率可以达到90%以上）、成本低（整机元器件成本降低到不足30元的水平）、光线稳定、无频闪、无眩光、显色指数高于80、保护视力等明显优势，具有非常好的市场前景。 一、题目: “12V开关电源及恒流可调光LED节能台灯”的设计。 二、设计要求 1、功能要求：节能LED台灯可连续调节光线的亮度。 2、技术要求： (1)桌面照明要达到150lx的照度、显色指数不低于80（即光对颜色还原的程度的参数）、光线稳定无频闪、无眩光。 (2)额定输出功率2W工作状态下，开关电源的效率不低于90%，恒流调光电路的效率不低于90%，整机效率不低于80%； (3)调整负载至额定功率（2W）工作状态时，开关电源的直流输出电压U0=12.0V±0.5V， PT4105恒定输出电流I0=350mA±10mA。 (4) 具有负载过电流保护、过电压保护功能。 三. 原理电路设计 1 高效率低功耗低成本的开关电源设计 基于VIPer22A芯片的12V开关电源、恒流可调光节能LED节能台灯的电路原理框图、参 （a） 基于VIPer22A芯片的220V恒流可调光节能LED台灯的电路原理框图 （b） 12V开关电源参考电路原理图 (c) 12V开关电源参考PCB图 图1.75 220V恒流可调光节能LED台灯、12V开关电源 （a）恒流可调光节能LED台灯的参考电路原理图 （b） 恒流可调光节能LED台灯的参考PCB图 图1.76 恒流可调光节能LED台灯 考电路原理图和对应的PCB图分别如图1.75（a）、（b）、（c）所示。恒流可调光节能LED台灯的参考电路原理图及对应的PCB图分别如图1.76（a）、（b）所示。 从图1.75（a）知，该调光台灯由交流电压输入、功率转换、直流电压输出、一次脉宽调制、采样电压与基准电压比较、误差放大、可控频率和占空比振荡器、可控功率转换器和亮度手动控制等九部分电路组成。其中图1.75（a）中虚线左边的电路是光电隔离、单端反激式拓扑结构的基于VIPer22A芯片的离线式开关电源，输入交流电压为187V?265V，输出电压为自适应电压10V?14V。虚线右边的电路则是基于PT4105芯片的可调频率、可调占空比的恒流350mA(1～3W)LED台灯驱动电路。从图1.75（b）知，熔断器FU、限流电阻R1、滤波电容C1、滤波电感L1组成高频干扰抑制电路，既可防止交流电网中的高频干扰进入开关电源，又可防止开关电源产生的高频干扰进入交流电网干扰其他用电器。电源开关闭合后，220V的交流电源经桥式整流电路DL整流、大电容C2滤波后输出一个300V左右的直流电压。由于VIPER22A处于工作状态,在其内部场效应管截止时,会在变压器初级N1（即线圈1、2两端）产生高于300V的电压,利用R2、C3和VD1构成防冲激电路,使其电压有一个释放回路,以免击穿VIPER22A内部场效应管。从图1.77（b）所示的VIPER22A的内部结构可知,它与其它开关电源不同。开机后,300V的直流电压从场效应管的DRAIN(漏极)脚进入集成电路,该电路工作时不需要外接启动电阻。开机瞬间尽管供电电源Vdd不正常,其振荡电路仍能起振,而且有电压输出。如图1.75（b）所示，Vdd从VIPER22A的4脚输入后,首先送入比较器,一旦输入的Vdd高于42V,则触发器(FF1)输出一个置位信号使控制振荡电路工作的触发器(FF2)输出为0,锁住U2,振荡信号无法输出,即开关管不工作。当输入电压小于14.5V时,U3也将输出一个复位脉冲,使开关管不工作。当电路过热时,触发器(FF2)的R1端为高电平,将FF2置0,开关管不