50WLED防爆燈驅動電源設計

隨著綠色照明的發(fā)展趨勢及國家對井下作業(yè)安全的重視，節(jié)能環(huán)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(tǒng)燈具相比有節(jié)能、環(huán)保、壽命長等優(yōu)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(fā)揮了不可替代的作用。 雖然LED的優(yōu)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(fā)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(fā)光亮度不夠。LED防爆燈要安裝在環(huán)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(shù)高、穩(wěn)定性、防水防塵都達標的LED防爆燈驅動電源具有重要的現(xiàn)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(shù)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(shù)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(shù)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(xiàn)對功率因數(shù)的校正，減小諧波分量，為后級提供穩(wěn)定電壓；又根據(jù)設計功率大小的要求，二級選用反激式變換器實現(xiàn)所要達到的直流輸出，采用LM321來限壓恒流實現(xiàn)對電流的反饋。文章首先對LED的發(fā)光原理、發(fā)展歷程和趨勢及LED防爆燈驅動電源的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢進行了介紹；其次論述了功率因數(shù)校正技術，給出了三種不同模式下的有源功率因數(shù)校正的原理及優(yōu)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(yōu)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(shù)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(shù)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(shù)0.95以上，電路簡單，成本低，電源工作穩(wěn)定可靠，實驗結果證明該方案具有可行性。