LED路灯驱动电路设计方案

一、引言

LED路灯因其高亮度、低能耗、长寿命等优势逐渐成为城市道路照明的首选方案。一个高效、稳定的驱动电路是实现LED路灯稳定运行的核心。LED驱动电路的设计需要考虑恒流驱动、功率调节、电源保护等多个方面，同时必须确保电路能够满足宽输入电压范围、效率高、温升低以及良好的抗干扰性能。

二、LED路灯驱动电路的系统框架

LED路灯驱动电路的系统架构通常包括以下几个模块：

1. AC-DC转换模块：将交流市电转换为直流电压，通常采用高效的电源模块进行变换。

2. DC-DC降压/升压模块：对直流电压进行稳压，输出稳定的电压和电流驱动LED。

3. 恒流驱动模块：提供恒定电流给LED，以确保LED的稳定工作，防止过流损坏。

4. 控制模块：基于主控芯片实现PWM调光、过温保护、过流保护等功能。

5. 保护模块：包括短路保护、过压保护、欠压保护等功能，增强电路可靠性。

三、LED驱动电路的主要设计模块及关键器件

1. 恒流驱动模块
   恒流驱动模块是LED路灯电路的核心部分，其作用是确保LED工作在恒定电流下，避免因电流变化导致的LED损坏。

   常用的恒流驱动芯片包括：

• PT4115：一款高效降压型LED驱动芯片，输入电压范围宽，最大输出电流1.2A，内置PWM调光功能。适用于中小功率LED照明。

• HV9910B：一款通用高压LED驱动控制器，支持高达450V的输入电压，适合于高压输入应用场景。

• TPS92512：来自TI的高性能恒流降压驱动器，具备良好的效率和热管理特性。

2. DC-DC转换模块
   DC-DC转换模块用于将电压进行稳压调节，输出适合LED驱动的稳定电压和电流。根据具体需求，设计中可采用降压（Buck）、升压（Boost）或降升压（Buck-Boost）拓扑结构。

   常用的DC-DC转换芯片包括：

• LM3409：一款高效Buck型LED驱动控制器，具备精准的电流控制和高达1MHz的开关频率，适用于高功率LED驱动。

• LT3755：一款高性能的升压型LED驱动芯片，支持输入电压范围6V~100V，适合大功率LED应用。

• TPS40210：TI出品的Buck-Boost控制器，适合输入电压与输出电压相差较大的场景。

3. PWM调光模块
   PWM调光技术用于控制LED的亮度，调光过程中保持LED电流恒定，从而避免色温漂移。PWM调光模块通常集成在主控芯片中或由外部控制器实现。

   常用的PWM控制芯片包括：

• SG3525：一款经典的PWM控制器，具备高精度占空比调节功能，适合于LED亮度控制。

• UC3843：高性能的电流模式PWM控制器，具备过流保护功能，常用于中大功率LED驱动电路中。

• NCP3065：PWM调光功能集成的LED恒流驱动器，支持电感和电容模式输出。

4. 保护模块
   为了提高LED驱动电路的可靠性，电路设计中需加入过压、欠压、短路等保护功能，保护电源和LED负载。

   常用的保护器件包括：

• LM5060：一款高压电源保护控制器，提供过流保护和反向保护功能。

• TPS26600：高性能电子熔断器，支持过压和欠压保护，同时具备自动恢复功能。

四、LED路灯驱动电路的主控芯片

主控芯片是整个LED驱动电路的“大脑”，负责实现电流控制、PWM调光、保护功能以及通信接口等功能。

1. PT4115
   PT4115是一款高效率的降压型恒流LED驱动器，适用于输入电压范围宽（6V~30V）的应用场景。PT4115内置PWM调光功能，外部可通过简单的电阻分压设置LED电流。

• 在设计中的作用：作为恒流驱动器，提供稳定电流输出，同时支持PWM调光功能。

2. HV9910B
   HV9910B是高压输入应用中常用的LED驱动控制器，输入电压可达450V，适合于高压市电输入的LED路灯驱动电路。

• 在设计中的作用：提供高压输入兼容性，驱动高功率LED负载。

3. LM3409
   LM3409是一款高性能Buck型LED驱动控制器，具备高开关频率和高电流精准度。

• 在设计中的作用：实现DC-DC降压恒流控制，适用于大功率LED驱动场合。

4. UC3843
   UC3843是一款经典的电流模式PWM控制器，具备快速响应和过流保护功能，适合于大功率LED驱动电路。

• 在设计中的作用：实现PWM亮度调光和电流控制，同时提供保护功能。

5. TPS40210
   TPS40210是一款适用于Buck-Boost应用的控制器，适合输入电压和输出电压差异较大的场合。

• 在设计中的作用：提供灵活的电压调节和高效的DC-DC转换功能。

五、LED路灯驱动电路的设计方案与案例

设计需求：

• 输入电压：AC 220V（经AC-DC转换为直流电压）

• 输出电流：700mA（驱动LED灯串）

• 功率：50W

• 调光方式：PWM调光

设计方案：

1. AC-DC转换
   使用LNK302芯片，将220V市电转换为24V直流电压。

2. DC-DC降压
   使用LM3409芯片，将24V直流电压降压至驱动LED的电流电压需求（约12V，700mA）。

3. 恒流驱动
   使用PT4115作为恒流驱动器，提供恒定700mA电流。

4. PWM调光
   通过主控芯片SG3525实现PWM占空比调节，控制LED亮度。

5. 保护模块
   使用LM5060提供过流、过压保护，确保电路安全运行。

六、总结

本设计方案采用了高效的主控芯片如PT4115、LM3409和HV9910B，实现了高效稳定的LED驱动功能，同时加入了PWM调光、保护模块等功能，满足了LED路灯在实际应用中的高效率和高可靠性需求。合理选择主控芯片及设计方案，可以有效降低成本并提高系统的稳定性。