高电压输入大电流输出恒流源杨磊，羊彦（西北工业大学陕西西安710129）摘要：为了提高现有路灯的供电效率，开发设计了单灯恒流的供电模式，在每个路灯上安装一个体积很小的的恒流源，以保障给LED 灯提供稳定、高效的恒流供电。

在恒流源模块中，恒流源芯片HV9910B 可以实现了高于70V 的电压的输入，在不同的输入电压下，恒流源芯片工作在恒定关断模式下，控制输出BUCK 电路中的开关MOSE 的占空比，以输出恒定2.2A 的电流，LED 灯串联起来作为负载，效率达到了91%以上。

关键词：单灯恒流；稳定；高效；恒定关断中图分类号：TM923文献标识码：A文章编号：1674－6236（2013）02-0115-02High voltage input high current output constant current sourceYANG Lei ，YANG Yan（Northwestern Polytechnical University Xi ’an 710129，China ）Abstract:In order to improve the existing street lamp power efficiency ，development and design of a single lamp constant current power supply mode ，in each street lamp mounted on a small constant current source ，to guarantee to provide a stable ，efficient LED lamp constant current power supply.In the constant current source module ，a constant current source HV9910B chip can achieve a higher 70V voltage input ，at different input voltage ，constant current source chip at a constant shutdown mode ，the control circuit output BUCK switch in the MOSE duty cycle ，to output constant current of the 2.2A ，LED lamp series as the load ，efficiency can reach above 91%.Key words:single lamp ；stability ；high efficiency ；the constant closing收稿日期：2012-09-20稿件编号：201209153作者简介：杨磊（1986—），男，河南商丘人，硕士研究生。

研究方向：信号与信息处理。

根据2004年国家建设部的统计结果，我国照明耗电大体占全国发电总量的10％-12％，是三峡水利发电工程全年发电量能力840亿度的两倍多，可以看出路灯照明的节能有很大的潜力，可以带来相当可观的社会与经济效益。

随着LED 技术的迅猛发展，其发光效率的逐步提高，LED 的应用市场将更加广泛，特别在全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下，LED 在照明市场的前景更备受全球瞩目，被业界认为在未来10年成为最被看好的市场以及最大的市场将是取代白炽灯、钨丝灯和荧光灯的最大潜力商品。

但是，由于LED 灯存在着诸多技术瓶颈问题，使得这种“绿色照明”的高效节能、寿命长的优势未充分发挥；特别是LED 路灯，尚未完全被市场接受。

因此，提高路灯的电压输入和提高LED 路灯的效率已经是迫在眉睫，高电压输入大电流输出恒流源很好的实现70V 以上高电压输入，2A 大电流输出的，把电能利用效率提高到了91%以上。

1恒流源的基本设计原理设计恒流源模块由：滤波电路、处理芯片、BUCK 电路[1]、保护电路和反馈电路五部分组成，如图1所示。

其工作原理是：通过控制电路，控制位于主回路的MOS 管，使其按要求对恒压源[2]斩波，改变恒定周期中导通时间的长短，以达到恒流控制的目的。

由于MOS 管工作于开关状态，且开关频率低（约10kHz ），使得开关损耗较低，整体效率较高。

通过设定HV9910B 的RT 电阻实现输出电流的设定，再通过HV9910B 控制buck 电路输出稳定的恒定电流。

模块的主要作用是2个方面：1）调整开关电源[3]送来的直流电压，使LED 灯工作于恒流状态[4]；2）通过调整电压的升、降，控制LED 灯实现降额运行，达到控制路灯亮度的目的。

2恒流源的具体设计恒流源的具体设计如图2所示。

2.1两种工作模式的选择HV9910B 有恒定频率模式及恒定关断时间两种模式，选择何种模式取决于驱动器的输出电压V OUT （VLED ）与输入电压V IN 的比值。

在降压式架构中，V IN 总是大于V OUT ，其比值即电子设计工程Electronic Design Engineering第21卷Vol.21第2期No.22013年1月Jan.2013图1恒流源主要模块Fig.1Constant current source modules《电子设计工程》2013年第2期占空比D =V OUT /V IN 。

若D ＜0.5时，采用恒定频率模式；若D ＞0.5时，则采用恒定关断时间模式。

如果在D ＞0.5时仍采用恒定频率模式工作，驱动器将进入次谐波振荡状态，将会引起输出电流下降及纹波电流增加的不稳定状态。

本电路采用HV9910B 的恒定关断模式，将设定关断时间的电阻连接在RT 和GATE 之间。

由于输出输入电压比值大于0.5，所以采用了恒定关断模式，选定开关恒定关断时间为2μs 。

2.2规格要求输入电压在70V 以上，输出2.2A 恒定电流，恒流源负载为一定数量的串联LED 灯，输出电压稳定，恒流源芯片HV9910B 的工作状态时恒定关断状态[5]，即MOS 管的管段时间恒为2μs ，不同输入电压，恒流源芯片通过调节BUCK 电路中开关MOSE 管的占空比提供稳定的2.2A 电流输出。

3具体设计3.1关断时间设定t off =（1-V o /V IN /f osc ），输入电压为70V 以上，晶振频率设定为100kHz ，t off =2μs 。

3.2晶振电阻RT 设定HV9910B 中的振荡器由连接在RT 引脚上的一个电阻控制。

振荡器的震荡t osc 时间由以下公式计算：t osc =（RT +22）/25，如果电阻连接在RT 和地之间，HV9910B 工作在恒定频率模式和上述公式确定的时间期限。

如果电阻连接在RT 和GATE 之间，HV9910B 工作在恒定关断时间模式和上述公式确定的关断时间，RT=28k 。

3.3输出电流输出电流可以公式：I O =0.25/（1.15×R cs ），当场效应管导通时，流过电感的电流开始增加，流过外部的感应电阻RCS 并且在CS 脚产生一个斜坡电压。

比较器不断地将CS 脚的电压和LD 脚的电压以及内部250mV 电压进行比较，一旦消隐计时器完成后，这些比较器的输出被允许重新设置触发器。

当比较器的任意一个输出变高，触发器复位门输出为低电平。

门输出一直为低电平直到振荡器触发SR 触发器。

4BUCK 输出电路设计输出BUCK 电路主要包括：MOSE 管开关，快恢复二极管，电感和耐高压的CBB 电容，如图3所示。

该电路中MOS 开关要求导通电阻低，开启时消耗能量小，热量低，开启时间在100ns 以内。

二极管400V 反向电压，具有8A 的正向电流通过能力，最大反向恢复时间小于50ns 。

由于输出电流高达2.2A ，所以选择的电感L 1本身最大电流要大于3A ，电感的大小用：L =V nom （1-D ）T s /2I O 计算，输出电路中均采用了具有损耗极低，介质吸收系数低，绝缘电阻高，频率特性好，自愈性优异，稳定性高特点的高稳定性的400V CBB335电容，确保输出电压和电流的稳定性。

5实验现象把恒流源连入电路，在恒定2.2A 的电流下，根据不同电压输入占空比示波器测开关MOSE 管两端的开关占空比，得到的结果如图4、图5所示。

图585V 输入电压MOSE 开关占空比波形Fig.585V input voltage MOSE switching duty cyclewaveform图470V 输入电压MOSE 管开关占空比波形Fig.470V input voltage MOSE tube switch duty cycle waveform 图2设计原理图Fig.2Schematic design图3BUCK 电路Fig.3BUCK circuit（下转第119页）－116－图6推挽升压电路图Fig.6Push pull booster circuit diagram2.3逆变器控制保护电路及电路电源逆变器的保护电路包括过压，过流与过载保护电路。

本设计中过流保护，高压保护检测电路，正12V电源关断电路。

电路的各个模块设计好后，要对各模块进行调试，并获得正确的结果，就要涉及到许多芯片以及器件的工作电源，而本次设计主要设计了一下4个工作电源：正12伏电源、负12伏电源、正5伏电源、负5负电源。

以上两部分限于篇幅不再做介绍。

3结论本次设计实现了电路板的制作，实现其由SG3525和推挽变压器构成的电路具有DC—HFAC—DC的转变功能，还能稳定逆变器输入直流电压，使逆变器的输出电压保持稳定状态。

在实验调试过程中实现了工作电源电路的设计、时钟信号的发生、PWM波的产生、正弦波、三角波等模块的正常工作，内高频环逆变器设计是可行的。

参考文献：[1]孙立志.PWM与数字化电动机控制技术应用[M].北京：中国电力出版社，2008.[2]曲学基，曲敬铠，于名扬.逆变技术基础与应用[M].北京：电子工业出版社，2007.[3]许德.推挽正激式高频环节逆变器研究[J].电子电力技术，2007，41（5）:42-44.XU De.Push-pull is excitation type high frequency link inverter[J].Power Electronics Technology，2007，41（5）:42-44.[4]刘凤君.现代逆变技术及应用[M].北京：电子工业出版社，2006.[5]刘凤君.正弦波逆变器[M].北京：科学出版社，2002.[6]Cross A M，Evans P D，Forsyth A J.DC-link current inPWM inverters with unbalanced and nonlinear loads IEEE proc-Electr[J].Power Appl，1999，46（6）:620-626.在不同输入电压情况下，从开关MOSE管的占空比波形图可以看出，在不同输入电压情况下，开关MOSE管的关断时间是恒定的2μs。