1 小功率LED驅(qū)動(dòng)方案
目前小功率LED產(chǎn)品廣泛采用兩種驅(qū)動(dòng)電路形式，即恒流驅(qū)動(dòng)和穩(wěn)壓驅(qū)動(dòng)。前者電路輸出的電流是恒定的，輸出電壓隨負(fù)載的變化而變化；后者輸出電壓是固定的，輸出電流隨負(fù)載（LED數(shù)目）的增減而變化。根據(jù)電源輸入與輸出電路形式也可分為隔離驅(qū)動(dòng)和非隔離驅(qū)動(dòng)，前者以開(kāi)關(guān)電源為代表，而后者主要包括電容降壓式和恒流/恒壓IC.其相關(guān)性能、功耗、成本以及主要應(yīng)用如表1所示。
表1小功率LED驅(qū)動(dòng)方案比較
2 LED景觀照明燈電路設(shè)計(jì)
LED景觀照明燈就是實(shí)現(xiàn)RGBLED的交替點(diǎn)亮以及漸變控制，電路設(shè)計(jì)如圖1所示。該電路采用3181集成芯片作為控制器，其相關(guān)功能及引腳參看文獻(xiàn)[4],共控制36只小功率LED,采用RGB三基色LED各12只，驅(qū)動(dòng)方案采用電容降壓式。
其中，C1、C5為并聯(lián)的兩個(gè)相同的電容，起降壓及限流作用；由4個(gè)lN4007組成的整流橋?qū)斎虢涣麟妷哼M(jìn)行整流；濾波電容C4用于濾除整流輸出電壓中的交流成分，使電壓更為平滑；肖特基二極管VD5穩(wěn)定a點(diǎn)的電壓；VD6為控制IC提供穩(wěn)定的電壓；R3、R4為限流電阻；R2、C2為控制IC提供交流輸入頻率，為集成Ic提供交流采樣頻率；三極管VT1、VT2、VT3用于控制LED支路的電流變化。
圖1 LED景觀照明燈電路
2.1 降壓電容值的選擇
通過(guò)降壓電容C1、C5（后文中用C表示）向負(fù)載提供的電流I0,實(shí)際上就是流過(guò)充放電電流lc.當(dāng)負(fù)載電流，I0小于c的充放電電流時(shí)，多的電流就會(huì)流過(guò)濾波電容C4及其他支路。
式中Ui--輸入交流電壓有效值。
f--AC頻率。
對(duì)于負(fù)載所消耗的60 mA的電流I0至少需要降壓電容值為0.87uF,因圖l中增加高壓穩(wěn)壓二極管降壓，而二極管工作時(shí)也需要消耗較大的電流，另外為保證電容C可靠工作，其耐壓選擇應(yīng)大于2倍的電源電壓，因此應(yīng)選擇兩個(gè)684/630 V電容并聯(lián)工作。
2.2整流及濾波電路
根據(jù)文獻(xiàn)[7],整流橋上單個(gè)二極管所承受的電壓最大值URM= √2Ui（Ui為輸入電壓的有效值）=318.4 V,因此選用常用的整流二極管lN4007（URM=l000 V,IF=1 A）。
為使輸出端得到平滑的負(fù)載電壓，一般取RLC≥（3~5）T/2,其中RL為負(fù)載阻抗，T為輸入信號(hào)周期（0.02 s），可得C≥24.38 uF.
原則上，電容值取的越大，輸出電壓越平滑，其紋波值越小。但是隨著電容容量的增大，一般其體積也隨之增大，考慮到該電路板面積，實(shí)取47 uF/160 V的電解電容。
2.3系統(tǒng)電源電路設(shè)計(jì)
因電路中需要兩組電壓，一組用于驅(qū)動(dòng)三串LED,一組為集成IC提供工作電源（5 V）。VD5的穩(wěn)壓值直接與所驅(qū)動(dòng)單串LED的個(gè)數(shù)有關(guān)，前文中要求驅(qū)動(dòng)單串12只LED,并在此假定紅光LED正向壓降的Uf為2 V,而綠光、藍(lán)光為3.2 V進(jìn)行計(jì)算。圖l中a點(diǎn)電壓Ua為ΣU+UR,其中ΣU為38.4 V,UR為平衡電阻上的壓降。因此，穩(wěn)壓二極管VD5的穩(wěn)壓值應(yīng)大于38.4 V.考慮到電壓裕量及元件獲得的成本和方便性，VD5選用50 V/l W的高壓穩(wěn)壓二極管，VD6選用5.1 V/0.5 W穩(wěn)壓二極管。并根據(jù)文獻(xiàn)[1]選擇可限流電阻R3為62Ω/2 W,見(jiàn)、R5分別為4.7 kΩ和22 kΩ。
為使各色LED亮度一致，需要在各個(gè)LED串上串接平衡電阻，其中與藍(lán)、綠LED串接的平衡電阻R14、R12值為UR/I,（其中UR=11.6V;I為流過(guò)支路LED的電流，取為20 mA），則R=580 Ω，實(shí)取平衡電阻R14=R12=680Ω，同理取R9=1.4 kΩ。
2.4系統(tǒng)電路成本估算
為進(jìn)一步闡明該電路成本上的優(yōu)勢(shì)，筆者依據(jù)元件供應(yīng)商的價(jià)格報(bào)表，將電路中主要元件類(lèi)型及價(jià)格列于表2.
表2 LED景觀燈驅(qū)動(dòng)電路成本估算。
從表2中可見(jiàn)，制作整個(gè)電源所需成本約5.3元；而如果采用其他方案，僅小功率開(kāi)關(guān)電源價(jià)格為7~15元。
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