LED 路燈恒流驅動電源的可靠性容差設計

張猛+徐雪

摘 要 基于LED路燈恒流驅動電源輸出電流的穩定性與照明系統運行質量密切相關，以及恒流驅動電源中元器件的參數值受多種因素影響等實況。文章提出了將正交試驗、均勻試驗等數學手段應用進可靠性容差設計程序中，希望其在可靠性容差設計的應用，在確保開關電源輸出電流平穩性、降低容差設計工作量方面發揮巨大的作用。

【關鍵詞】LED路燈 恒流驅動電源 可靠性容差設計 正交試驗 均勻試驗

電子電路內的很多元器件的參數值在分散化加工、外界因素與老化反應的制約性常常會出現與標準值偏離的現象，而電子線路可靠性容差設計能夠對上述現象起到緩解作用。本文在整合前人研究成果的基礎上，應用了正交試驗與均勻試驗這兩種數學手段，旨在實現優化以EDA為基準的可靠性容差設計方法，確保LED控制電路輸出功率的實效性。

1 可靠性容差設計方式方法

1.1 正交試驗的靈敏度分析

電路靈敏度實質上就是電子電路每個電路元器件參數對其輸出特性的敏感程度。通常應用相對靈敏度去判別因素對目標特性造成的干擾程度，其可以用電路輸出特性的相對變化量和元器件參數的相對變化量之間的比值得出來。設f=f（x1，x2，x3…xn），其中f—電路的輸出特性，xi—電路的輸入特性。如果x10，x20…xn0為n個元器件參數的中心值，可以推導出Sfxi（相對靈敏度）的數學表達式如下：

在電路系統內部元器件類型多樣化的情況下，電源靈敏度分析工作也將是繁重的，所以實驗設計方式的輔助是優化試驗質量的有效對策。正交試驗為多因素試驗的一種類型，其在整體試驗中挑選出關鍵點開展試驗，這些關鍵點帶有勻稱性與整齊性特征，具有較高的應用價值。在對LED路燈恒流驅動電源可靠性容差開展正交試驗過程中，通常應用極差分析法達到對其靈敏度分析這一目標。

1.2 均勻試驗的容差分析

在對LED路燈恒流驅動電源可靠性容差分析過程中，蒙特—卡羅分析方法具有較高的應用率。其應用原理可以概述為，當電路元部件參數與某種分布形態相匹配之時，借助組成電路系統的一些參數抽樣值去實現分析電路性能參數偏差。該統計分析方法所取得的結果和真實值最為貼近，但是需要進行多次試驗。

2 基于EDA仿真技術的LED路燈恒流驅動電源可靠性容差設計模式

在EDA仿真技術的協助下，LED路燈恒流驅動電源可靠性容差設計方法的程序圖可以用圖1表示出來。

對上述程序圖進行解析，可以將LED電子線路可靠性容差設計方法分解為以下兩個過程：過程Ⅰ為程序圖中的1～3，其宗旨是明確電路性質與可靠度標準，并借助EAD軟件開展仿真工作；過程Ⅱ為程序圖中的4～8，在電子線路EAD模型、蒙特-卡羅分析、正交試驗、均勻試驗等數學方式方法的協助下，對LED路燈恒流驅動電源的容差進行科學的分析與配置，最后獲得確切的容差設計結果。在沒有滿足標準的容差配置方案的情況下，需要進行9對LED電路參數進行重新設計與規劃。

3 探究LED路燈恒流驅動電源技術標準

眾所周知，LED路燈工作電壓值處于較低的層次上，多數為（3.4士0.2）V，單顆LED芯片功率工作電流在0.20-1.40之間波動，并且為單向傳導模式。為了確保LED路燈功率的正常輸出，需要借助驅動電源把220V市電轉變為LED正常工作的特定電壓與電流。面對市面上多種LED路燈驅動電源，在對其選擇之時應該對以下幾點進行考慮：

3.1 輸出恒流性優良

參照LED的電學屬性，其安裝的驅動電源務必要確保流經LED電路的電流始終維持恒流狀態，也就是對LED紋波電流施以管控手段，使其電流值始終小于平均電流的20%。

3.2 LED驅動電源的功率因數（PF）應該處于較高的檔次上

現階段市面上銷售的驅動電源都備有功率因數指標標準，所以可以借助功率因數校正（PFC）技術去實現提高驅動電源功率因數這一目標。

3.3 LED驅動電源應該體現出高效性

LED驅動電源效率在有所保障之時，不僅僅可以強化LED路燈發光明亮度，實現節能降耗這一目標達到節能的目的，同時借助降低能耗量的途徑，達到降低LED表面溫度的目標，這樣LED路燈的使用年限就會延長。

3.4 驅動電源應該具備抑制電磁干擾（EMD）的功能

上述目標的實現，可以采取將EMI濾波器安裝進LED驅動電源輸入端口的形式，過濾剔除掉電網的干擾，同時預防驅動電源干擾電網。

4 結束語

現階段，LED路燈驅動電源面對的最大問題就是使用年限過短，而導致這一問題衍生出來出的主要原因在于LED路燈驅動電源需配置電解電容。應用多樣化數學手段可以實現優化ED路燈恒流驅動電源可靠性容差設計方案的目標，從而為LED路燈恒流驅動電源的可靠性指標的確立及模型的完善奠定基礎，使LED路燈的智能調光優勢彰顯出來，為無線調光技術的發展鋪路墊石。

參考文獻

[1]馬昌松，吳朝暉.基于電流型并聯諧振多通道LED驅動電源設計[J].電力電子技術，2015（05）：52-55.

[2]陳正振.基于直流電壓變換技術的模擬路燈控制系統設計與實現[J].電子技術與軟件工程，2016（10）：112-113.