蓄电池供电功率可调的LED升压驱动电源的设计

蓄电池供电功率可调的LED升压驱动电源的设计

摘要：文章提出了一种利用蓄电池供电led光源功率可调的驱动

电源的设计方案。电源采用芯龙公司生产的升压高效率驱动大功率

led全集成开关型变换器xl6006，可支持多并多串led光源，led

光源功率范围在6w-48w之间； 外部扩展电路采用555定时器产生

pwm信号实现了功率可调，经测试系统转换效率高达90%以上，具

有功耗低、性能稳定等特点。

关键词：led；xl6006 ；555定时器；pwm

目前，太阳能路灯应用日趋广泛，太阳能路灯采用蓄电池供电，

供电电压一般在12.6v左右，采用大功率led光源取代了传统的无

极灯和钠灯，led照明光源功率一般在10w到60w之间，需要的驱

动电压与led灯珠串联数相关，电压一般均在15v以上，需要的驱

动电流与led并联数相关，一款好的驱动电源能够有效的提高蓄电

池的使用寿命，减小大功率led光源的光衰，因此，设计一款蓄电

池供电功率可调的led驱动电源，具有很好的应用价值。

一．功率照明led的特性

大功率照明led利用pn结发光的原理，pn结加反向电压，少数载

流子难以注入，故不发光。当pn结处于正向工作状态时（即两端

加上正向电压），电流从led阳极流向阴极时，半导体晶体就发出

从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关[1]。目前，

路灯led灯具均采用1w功率led芯片，采用多串多并的方式构成

不同功率的光源。1wled光源的正向工作电压一般情况下为3.2v，

正向工作电流if一般为350ma。功率led芯片是低电压、大电流驱

动的器件，其发光强度由流过led的电流大小决定。电流过大会引

起led光衰减，电流过小会影响led的发光强度。因此，led的驱

动需要提供恒流电源，以保证大功率led使用的安全性，同时达到

理想的发光强度。在led照明领域，为体现出led灯节能和长寿命

的特点，正确选择led驱动ic至关重要。没有好的驱动ic的匹配，

led照明的优势无法体现出来。

二．功率led驱动电源的设计

（一）xl6006简介

xl6006是芯龙公司设计的一颗突破传统电路拓扑结构，结合hvbcd

工艺，大电流，高压dc/dc升压恒流led驱动ic，有如下特点：1.

具有较宽的直流3.6v到32v输入电压范围（低压可以兼顾锂电供

电）2. 最高升压可到60v，可驱动串联16颗1w led；3. 最大开

关电流5a，可驱动0~50w功率的led；4. en脚可实现pwm调光，

且自带软启动功能；5.低至0.2v参考电压，可以有效提高系统效

率 6.输出60v过压保护功能； 7.内置过热保护功能。其优势为：

宽电压输入，大电流输出，外围电路简单。 xl6006应用简单，其

普通dc/dc升压拓扑结构，效率高达95%，适用于基于led的汽车、

路灯、太阳能灯及led背光驱动的应用。

（二）xl6006外围电路设计

xl6006是一个180khz的固定频率pwm降压dc-dc转换器，5a开

关电流能力，该电路应用简单，外部元器件比较少。鉴于led领域

的系统需求，内部除了常规的限流电路，过温度保护，开路保护外，

还内置了专用led的cc。cc是通过电阻rcs测量led电流并实现

电流模式控制，在正常工作情况，led电流由0.22v的pwm控制器

内部参考电压除以rcs电阻值所决定。即i=0.22v/rcs，因为rcs

两端的电压降在正常工作条件下将一直保持在0.22v，ovp是芯片

内部有开路保护，保护电压52v左右，芯片外部通过电阻r1和r2

测量输出电压并实现电压模式控制，实现二次开路保护，一般ovp

设置为比正常输出电压高20%。在芯片正常工作的时候，cc起作用；

当cc这一路出现问题，ovp钳位输出电压，使led不会承受较大功

率而烧毁。pwm调光这一块也可以调节1脚en来实现，en的逻辑

关系是一旦这一点电位高于1.4v，芯片输出正常。低于0.8v芯片

不工作。由于芯片本身的频率只有180k，内置软启动电路电路，所

以在一定占空比的条件下，pwm 调光的速率不应该太快，建议在

100khz-300khz；也可以通过fb来实现对芯片的pwm调光控制，高

电平高于1v，芯片关断，低于0.3v，芯片开启[2]。xl6006外围电

路如图1所示。

xl6006外围电路采用了4位拨码开关，分别连接了4个高精度低

阻值电阻，4个电阻的阻值分别为0.15欧、0.18欧、0.24欧、0.36

欧；根据官方公司提供的公式i=0.22v/rcs可知，4路的电流分别

为1466ma﹑1222ma、917ma、611ma， 可以分别支持5并﹑4并、3

并、2并led光源。l1为大电流磁环电感，用于升压；ss36为4a

肖基特二极管，d10为56v稳压管，r19电阻用于空载时对xl6006

芯片进行保护；bv+ bv-为蓄电池接入正负极，lv+ lv-为led光源

的正负极。d11是pwm信号的接入单向二极管，防止信号反串。

（三）功率调节电路设计

pwm是脉宽调制的缩写，实际上是脉冲波形，其最重要的一个技术

指标是占空比。占空比是指脉冲波形中，高电平时间在周期里所占

的比例。如果用pwm波作为驱动信号，可以控制送到负载上的“等

效电流”值，通过调节pwm波的占空比，调节负载上的等效电流，

又因为led光源的光的强度与通过的电流有关，所以调节调节pwm

波的占空比，即可调光。