LED應急燈控制電路設計

2020-12-05 電子發燒友

LED應急燈控制電路設計

周碧俊 發表於 2018-08-21 09:15:02

應急燈主要用於正常照明電源切斷或電網失電後，提供應急照明的場所，常用於廠礦、機關、學校、建築及隧道內。國內使用的應急照明系統以自帶電源獨立控制型為主，正常電源接自普通照明供電迴路中，平時對應急燈電池充電，當正常電源切斷時，備用電源（電池）自動供電

設計原理

本設計中，應急光源可以是正常照明光源整體，也可以是它一部分；正常照明光源與應急照明光源可以單獨分開，也可以做成一個整體。只要將外圍電路稍作調整即可。

應急控制電路是本設計的一個比較新穎和獨特的地方。它主要由MT7201晶片、外圍電路、繼電器組成。配合外部檢測部分可以設計成微波雷達檢測應急照明、紅外探測應急照明、聲控、光控等多種形式。

這種應急控制電路決定了該設計的新型LED應急照明燈具電氣布局與現在常用的應急燈具有很大不同。現在常用應急燈具內部都由變壓、穩壓、充電、逆變、電池等電路組成，後端再接LED驅動電源給LED光源供電。其優點是普通燈具和LED燈具都可以使用，應用範圍廣。缺點是電子元器件多，檢修困難，故障率高；且設計好後功率等級固定的調整不便，正常供電時電路都在工作，功耗較高。

實驗結果

本設計的應急電路是專用於LED燈具的，它只需調整很少的元器件，即可與外圍LED電源等配合應用於不同功率的LED燈具中；正常照明時只有LED驅動電源部分電路工作，功耗低，相應的故障率也低。

其中MT7201是一款連續電流導通模式的降壓恆流源，用於驅動一顆或多顆串聯LED。它的輸入電壓範圍從7V～30V，輸出電流可調，最大可達1A。根據不同的輸入電壓和外圍器件可以驅動高達24W的LED。MT7201採用SOT89-5封裝。

電路中LED的平均電流由連接在Vin和Isense兩端的電阻Rs決定：繼電器採用常開加常閉觸電的小型繼電器，探測部分採用微波雷達遙控開關，當人體或物體進入探測範圍活動，感應器立即工作並啟動受控設備。當人體離開或物體停止移動後，延時時間到感應器自動停止工作，感應器進入探測狀態。若探測範圍內物體持續在移動，感應器則一直處於工作狀態。當然根據需要探測部分可換成紅外、聲控、光控等。

實驗參數相關

1.電容選取

在電源輸入必須就近接一個低等效串聯電阻（ESR）的旁路電容，ESR越大，效率損失會變大。該旁路電容要能承受較大的峰值電流，並能使電源的輸入電流平均，減少對輸入電源的衝擊。

直流輸入時，該旁路電容的最小值為4.7uF，在交流輸入或低壓輸入時，旁路電容需要100uF的電容或類似電容。該旁路電容儘可能靠近晶片的輸入管腳。

2.電感選取

MT7201推薦使用的電感參數範圍為27uH～100uH。電感的飽和電流必須比輸出電流高30%～50%。電感值的選取需要考慮到工作佔空比以及功率開關的打開、關斷時間，保證滿足電氣特性表中的要求。

下面的公式可以作為參考：

功率開關打開時間

功率開關斷開時間

3.參數說明：

L為電感值（H）；rL為電感寄生阻抗（Ω）

IavgLED平均電流（A）；

為電感電流峰峰值（A）{內部設置為0.3×Iavg}；

VIN供電電壓（V）；VLED總LED正偏壓降（V）

RLX功率開關導通電阻（Ω）；VD肖特基二極體正偏壓降（V）

實驗及結果

當市電停電時，應急電路供電，電池電壓26.4V；輸出電流可調，此處設定為300mA；繼電器輸入電壓DC12V，應急光源功率5.5W；應急光源電壓18V。實物圖如下:

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