1. 导言
近年来，伴跟着全球经济的持续增长和人民生活水平的进步，煤、石油、天然气等动力缺少问题及全球温室气体排放量添加等环境问题日益恶化。全球遍及面临着动力缺少和动力危机的严峻形势，各国也都在寻求开发新动力和进步动力运用率的办法。关于生物能、太阳能、风能、地热能等新动力因为其本身能量密度低、供能进程的间歇性、随机性、不能大规模存储等缺点，使得其开发和运用的进程适当绵长。故最有用的办法是进步现有动力的运用率。而电力动力的耗费占总能耗的40%左右，在我国，照明用电又占电力能耗的12%[1,2]。
所以开展LED工业的含义深远。
2. LED的毛病剖析
现在，大街照明用LED光源功率大多数处于100W-200W之间。因为LED单颗功率等级偏低，因而，需求经过串并联组成LED阵列。可是因为LED 是一种新式的光源，在其实践的运用进程中还存在许多问题。其间LED常见的失效状况是不亮，即LED通电流后不发光，此刻可能是开路毛病或是短路毛病。关于开路毛病，可能是LED封装呈现断线或粘晶等缺点。关于短路毛病，可能是因为LED没有流经LED芯片，而是流经“歪门邪道”引起的。两种毛病的示意图如图1所示。关于LED不亮这种失效状况，最常见的是开路毛病。
因为在大功率照明运用中，并联支路较多，为每一支路供给独立的驱动器当然可以完成各支路的独立恒流，而且不会因为单颗LED呈现短路毛病而影响其他LED的正常作业。可是需求每路设置开路维护。这样每串LED都设有独立驱动器和开路维护会使得LED驱动器体积过大，本钱过高，不利于装置和运用。所以现在运用比较多的是选用总电流闭环操控的操控战略。
可是假如选用总电流闭环，一旦多并联支路中有某一串LED开路，则其他并联支路中的供电电流势必会增大，就会形成连锁反应，会有并联支路将会因为电流增大，连续呈现开路毛病，直至悉数并联支路开路。假如某颗LED呈现短路毛病，那么流经本串LED的电流会添加，然后会导致其他LED因过流而损坏。
本文针对这一问题对LED串并联支路的开路毛病检测和短路毛病进行了研讨，提出了一种可及时辨认开路数，然后确保每一并联支路电流坚持不变的LED驱动器结构。
3. 电路规划
如图2所示是路灯LED恒流驱动电源的原理示意图。其间，LED阵列选用14串、8路并联的方式。
驱动器电路选用两功率级结构。前级为功率因数校对环节，完成功率因数校对为后级的DC-DC变换器供给安稳母线。后级是谐振半桥DC-DC电流源变换器，操控器经过开关频率调理，完成恒流驱动。操控
体系选用Infineon公司的XC822单片机作为操控芯片。
3.1 功率因数校对环节的规划
为进步LED驱动电源的功率因数，在驱动电源中参加功率因数校对电路。现在关于100W-150W的驱动电源，临界方式(CRM)的Boost电路因为其电路中器材的电压电流应力小，且二极管没有反向恢复问题，操控电路规划简略等长处而被广泛的选用，其输出为400V的稳压值。
3.2 谐振直流改变器的规划
如图2所示，后级是一个谐振直流变换器。它是由是由一个LC谐振逆变器与一个不控整流桥组成的。
由[3]可知，LED负载可以等效为二极管、电压源及电阻串联的负载方式。在此基础上可以将LED负载阵列也可以等效为电压源与电阻串联方式，如图3所示。其间Von为LED的阈值电压，取值在3.1V-3.4V之间。Rs为LED伏安特性的斜率，取值约为0.77Ω，m为每串LED的个数，n为LED的串数。在本次规划m取14，n取8。
将LED负载阵列折算到整流桥的原边，其等效电路图如图4所示，其间输入电压时一个在0和400V之间改变的方波信号，而折算到整流桥输入侧的LED的等效模型为一个在-mVon与mVon之间改变的方波信号和电阻串联的模型。
因为谐振%&&&&&%的值对电路影响较小，取为100nF,为避免音频的搅扰[5]，设定开管开始频率为35kHz,设定LED正常作业时的电流为330mA。经核算可以得到电感值为507uH。
然后可以核算得出不同开路数下,即当n改变时，
对应的不同的开关频率，如表1所示。
3.3 开路毛病检测电路
图5为本次规划的开路毛病检测电路的原理图，选用光耦TLP521作为阻隔判别电路，当次串LED正常作业时，开路信号有送一个低电平信号到操控器的I/O口，当此串LED呈现开路毛病时，便有一个高电平信号送到操控器的I/O口。操控器经过检测产生开路的LED串的数目来调理开关频率，然后调理总电流的闭环值，正常作业的LED串主动均流，坚持每串LED的恒流驱动。其间，各个参数的取值为：R=5Ω，R1=27Ω，R2=15KΩ,R3=7.5KΩ。
3.4 短路毛病检测电路
图6所示的为短路毛病检测电路，即在开关管Q2桥臂上并联毛病电流检测电阻，当LED负载中呈现短路毛病时，此刻电路中的电流就会敏捷增大，若经过检测电阻检测到电流超越必定的值时，此刻操控器就会将中止对LED负载的驱动，以避免进一步的损坏。
4. 仿真剖析
依据以上对体系全体剖析和规划，选用Saber仿真软件对体系树立仿真模型，然后对仿真成果进行仿真剖析。
图7是LED在满载运行时其两头的电压波形及流过LED的电流的波形图，从图中可以看出在满载运行时LED两头的电压根本安稳在47V。流过LED的均匀电流为2.57A，根本可以满意体系的要求。
图8是谐振电流波形及整流桥输入侧的电压波形，在0.4s时正常作业的LED串数由8串变为4串，从整流桥输入侧电压的仿真波形中可以看出开关频率是添加的，跟着开关频率的添加流经谐振电路的电感电流是减小的。
图9是流过LED负载的总电流动态呼应的仿真波形。在0.4s时正常作业的LED串的数目由8串变为4串，从图中可以看出流过LED的闭环总电流值减小，然后确保流经每串LED的电流是稳定的。图10是LED负载两头的电压波形，可以看出当正常作业的LED串的数目产生改变时，LED负载两头的电压根本坚持不变。
5. 试验成果剖析
依据前面临体系的剖析和规划，建立试验样机一台。样机实物图如图11所示。
图12为8串LED正常作业时，LED负载两头的电压波形及流经LED的总电流波形。图13是只要4串正常作业时LED负载两头的电压波形及流经LED的总电流波形，从图中可以看出LED两头的电压根本不变，LED的总电流变小。
图14和图15是当8串LED正常作业时及只要4串LED正常作业时，流过某一串的LED的电流波形，从图中可以看出尽管LED负载的并联的支路数不同，可是流过每串的LED的电流值根本是坚持在300mA不变，这就阐明该驱动电源可以再不必的开路数目下完成LED串的恒流驱动，即完成了开路维护功用。
6. 定论
本文提出了一种可主动检测开路毛病，而且具有短路维护功用的路灯LED驱动电源计划。文中给出了电路参数的规划办法和进程，对操控战略进行了扼要剖析。然后对体系进行了仿真，并对仿真成果进行了剖析。最终112W建立试验样机一台。试验成果表明，在某些并联支路呈现开路的时分，驱动器可以主动的批改闭环参考值，确保了单串并联支路的电流的稳定。
参考文献
[1] Evan Mills. The $230-billion Global Lighting Energy Bill[C]. Proceedings of the 5th International Conference on Energy-Efficient Lighting, France, 2002：1-2.
[2] 郑文彬. 节能技能运用的回忆与展望[J]. 华东电力，2005，33(6)：20-21.
[3] Mineiro Sa, E. Low Cost Self-Oscillating ZVS-CV Driver for Power LEDs[C]. IEEE，Power Electronics Specialists Conference, 2008. PESC：4196 -4201.
[4] 孙明坤，罗全明. 串联谐振恒流LED驱动电源的剖析及规划[J]. 电力电子技能. 2010，44(8)：
[5] Xu Dianguo,Zhang Xiangjun, and Liu Huaiyuan. “Study of Digital LED Driving Technology based on Auto-identifying Open Strings in LED Array”. IECON 2011-37th Annual Conference IEEE Industrial Electronics Society, 7-10 Nov. 2011, Page(s): 2964 – 2968.
