解析LED路灯设计时如何选择恒流模块

文章摘要：3.2在太阳能路灯中另一个需要考虑的问题是输入电压的变化对于恒流源的输出功率和效率来说，要得到最高的效率就要保持输入和输出电压的比值越接近1越好。但是如果输入电压不稳。那么就很难保持在最高效率的最佳状态。太阳能LED路灯系统通常采用蓄电池作为能量储存单元。而蓄电池在刚充满电和快放完电的时候电压会有较大的变化。通常这种变化超过30%以上。例如对于12V的蓄电池，其输出电压可以在14.8V变化到10.8V。当然对于恒流模块来说，这样的变化是完全可以承受的。也就是完全可以在这样大的变化范围内保持其输出电流的恒定。但是这也是有代价的，那就是不能工作于最佳状态。所谓最佳状态就是指效率最高的状态。或是输出

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　　3.2在太阳能路灯中另一个需要考虑的问题是输入电压的变化

　　对于恒流源的输出功率和效率来说，要得到最高的效率就要保持输入和输出电压的比值越接近1越好。但是如果输入电压不稳。那么就很难保持在最高效率的最佳状态。太阳能LED路灯系统通常采用蓄电池作为能量储存单元。而蓄电池在刚充满电和快放完电的时候电压会有较大的变化。通常这种变化超过30%以上。例如对于12V的蓄电池，其输出电压可以在14.8V变化到10.8V。当然对于恒流模块来说，这样的变化是完全可以承受的。也就是完全可以在这样大的变化范围内保持其输出电流的恒定。但是这也是有代价的，那就是不能工作于最佳状态。所谓最佳状态就是指效率最高的状态。或是输出功率最高的状态。

　　对于恒流模块来说，不管是升压型还是降压型，只有当输出电压最接近输入电压的时候，效率最高。通常输出电压是由负载决定的，是很少变化的。所以当输入电压在一个范围内变化时，它的效率也跟着变化。为了保证在最坏情况下也能工作，就不能工作在最佳状态了！

　　对于SLM2842S升压型恒流模块，假如输出功率为27瓦，那么升压比越接近1，效率就越高！芯片的温升就越低！寿命和可靠性也就越高（见图1）。

图1. SLM2842S在输出功率为27.5W时，芯片表面温度和升压比的关系

　　从图中可以看出，芯片封装也是很重要的，采用QFN的芯片封装显然好于采用TSSOP的芯片封装，因为它的热阻要低很多。所以在购买模块时也要了解所采用芯片的封装（尽可能采用QFN封装的，尽量不要采用TSSOP封装的）。

　　现在举一个具体的例子来说明：假如太阳能LED路灯采用的是12V蓄电池，负载是8串3并1W的LED，那么在输出端负载的电压大致是2*V，电流是1.05A，输出功率为27.7W。而假如采用12V蓄电池，在电压最高的时候是14.8V，升压比就是1.78，那时候不用散热器用QFN封装时外壳温度大约是60度。还可以接受，但是当蓄电池电压降低至10.8V时，升压比就变成2.44倍，这时候外壳温度就会升高到70度以上，而假如采用的是TSSOP封装，那么外壳温度更会上升至85度左右，就是不能允许的了！

　　除了要考虑外壳温度以外，还要考虑最大输入电流。因为SLM2842的最大输入电流为3A。在计算最大输入电流时，要考虑恒流模块本身的效率。现在假定是90%，同时假定输出功率是32W，除以0.9就是35.5W，而当输入电压为14.8V时，输入电流为2.4A，没有超出允许的3A；可是当蓄电池电压降低至10.8V时，输入电流就达到3.28A，这就超出了3A，芯片就会自动停止工作。

　　所以假如不考虑蓄电池的电压变化是很危险的设计！

　　那么是不是可以采用2个蓄电池串联呢？在这里也是不行的，因为这样的话，输入电压刚好和输出电压相同，都是在24V左右。这时候就必须采用升降压型的SLM2842SJ。

　　升降压型的恒流模块的特点是不论输入电压如何变化，使得其低于或高于输出电压时，其输出电流都不变。也就是说它可以自动地根据输入电压和输出电压之间的关系自动地从升压变为降压。例如，升降压恒流模块SLM2842SJ可以在输出电流为1A，输出电压为13V时，输入电压从7.5V一直升至25V都能保持输出电流为恒定的1A。那么是不是所有情况下都尽可能采用升降压型呢？不是这样的，因为升降压型的输出功率比较小，而且它的效率低，价钱贵，不是必要情况下尽量少用。

　　那能不能用三个蓄电池串联，而采用降压型的恒流模块呢？理论上是可以的，这时候还可以得到更高的效率，但是因为三个蓄电池串联有可能会用了过大的容量（安时），而且增加了成本，增加了维护时更换蓄电池的几率。总体上是不合算的。

　　所以对于太阳能LED路灯的设计，可以归纳如下：

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