一种大功率太阳能LED路灯恒流驱动电路的设计

摘要：大功率LED恒流驱动技术被广泛应用在太阳能LED路灯系统中。本文讨

论了如何实现MPS公司MP4012系列芯片满足太阳能LED路灯照明系统中的应用。不仅实现了基本的升压恒流功能，还具有短路、开路等多重保护功能，保证LED

光源稳定输出外，使系统得到更全面的保护，有效降低了太阳能路灯系统的使用

和维护成本。

关键词：太阳能路灯；DC-DC恒流驱动；LED照明

1 引言

随着人类社会的快速发展，能源短缺问题变得日益突出。而太阳能作为取之

不尽、用之不竭的绿色能源被广泛推广和应用。对比白炽灯、荧光灯等传统光源时，大功率LED光源具有寿命长、节能、发光效率高、响应快、环保等显著优点[1]。结合了太阳能光伏发电技术与大功率LED照明技术[2]的太阳能路灯系统因其

无需铺设市电线路、节能环保、全自动运行等优点在户外道路照明领域得到了广

泛应用。

LED光源属于非线性负载，驱动电源设计是否合理对LED光源的性能、寿命

起着决定性的作用，设计不合理会引发光衰进一步增大、驱动电源自身故障率高

等问题[3]。目前在太阳能LED路灯应用领域中已广泛采用了恒流驱动方式，但是

该领域用的恒流驱动电源普遍存在电路复杂、恒流质量不高、保护功能不全面可

靠等问题。本文以MPS公司的MP4012系列芯片为核心搭建的DC-DC升压恒流驱动电路，能够实现高质量高效率的调光功能，由于驱动芯片内部集成了多种保护

及驱动电路，无需额外增加外部保护功能电路的情况下，可以实现输出短路保护、输出开路保护及自动恢复、输出过压保护、输入低压锁定输出等功能。本方案驱

动电源电路拥有转换效率高且外围器件少的优点，具有一定的实用参考价值。

2 恒流驱动电源设计

图1为一种太阳能路灯使用的大功率LED恒流驱动电路图。本方案主要由

MP4012芯片、微控制器接口和一些外围元器件构成。恒流源输入端Vin接电池，输出端LED+和LED-之间接大功率LED光源，本系统可以满足12V或24V系统电

池电压输入，15~60V宽范围电压输出的太阳能LED路灯系统的应用。同时可以通过微控制器的接口Analog_Dim控制芯片的ISET引脚实现模拟调光功能，用户可

自行设定LED灯的工作电流，具有很强的灵活性，拥有输出短路保护，输出过压

保护等功能。

图1 大功率LED恒流驱动电路图

3 电路工作原理

3.1 Boost升压电路原理分析

如下图2是Boost升压电路的基本拓扑结构，主要由电感L1、开关管M1以

及二极管D1组成。Boost升压电路的工作原理可以分为电感储能过程和电感释放

能量过程。当开关管导通时，电感充电储能，在此过程中，二极管反向截止，由

电容Cout给负载提供能量，维持负载工作；当开关管断开时，由于电感电流不能突变，此时电感和输入电压叠加共同给负载提供能量，并且给电容Cout充电。由此可知，对开关管的控制技术是该电路的核心。