應(yīng)急燈主要用于正常照明電源切斷或電網(wǎng)失電后，提供應(yīng)急照明的場所，常用于廠礦、機(jī)關(guān)、學(xué)校、建筑及隧道內(nèi)。國內(nèi)使用的應(yīng)急照明系統(tǒng)以自帶電源獨(dú)立控制型為主，正常電源接自普通照明供電回路中，平時(shí)對應(yīng)急燈電池充電，當(dāng)正常電源切斷時(shí)，備用電源(電池)自動(dòng)供電。這種形式的應(yīng)急燈每個(gè)燈具內(nèi)部都有變壓、穩(wěn)壓、充電、逆變、電池等大量的電子元器件，應(yīng)急燈在使用、檢修、故障時(shí)電池均需充放電。

 另一種是電源集中控制型，應(yīng)急燈內(nèi)無獨(dú)立電源，正常照明電源故障時(shí)，由集中供電系統(tǒng)供電。在這種形式的應(yīng)急照明系統(tǒng)中，所有燈具內(nèi)部復(fù)雜的電子電路被省略了，應(yīng)急照明燈具與普通的燈具無異，集中供電系統(tǒng)設(shè)備在專用的房間內(nèi)。

 現(xiàn)在大部分LED燈具和普通燈具的應(yīng)急照明所用控制電源復(fù)雜程度相同,且每個(gè)控制電源的功率是固定的，不能根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)。本文設(shè)計(jì)的LED應(yīng)急控制電路是一個(gè)完整獨(dú)立的系統(tǒng)，可與不同功率的LED驅(qū)動(dòng)電源配合使用，簡單方便，使用靈活。

        一、新型LED應(yīng)急照明原理及優(yōu)缺點(diǎn)

 這種新型LED應(yīng)急照明原理框圖如下：

圖1   新型LED應(yīng)急照明燈具原理框圖

 當(dāng)市電正常時(shí)LED驅(qū)動(dòng)電源給控制板供電，驅(qū)動(dòng)光源發(fā)光。市電通過充電器給電池充電。電池充滿后由保護(hù)電路切斷電源，停止充電。當(dāng)市電停電或拉閘后，由電池給光源應(yīng)急部分提供電源，通過應(yīng)急控制電路給應(yīng)急光源部分供電。

 本設(shè)計(jì)中，應(yīng)急光源可以是正常照明光源整體，也可以是它一部分;正常照明光源與應(yīng)急照明光源可以單獨(dú)分開，也可以做成一個(gè)整體。只要將外圍電路稍作調(diào)整即可。

 應(yīng)急控制電路是本設(shè)計(jì)的一個(gè)比較新穎和獨(dú)特的地方。它主要由MT7201芯片、外圍電路、繼電器組成。配合外部檢測部分可以設(shè)計(jì)成微波雷達(dá)檢測應(yīng)急照明、紅外探測應(yīng)急照明、聲控、光控等多種形式。

 這種應(yīng)急控制電路決定了該設(shè)計(jì)的新型LED應(yīng)急照明燈具電氣布局與現(xiàn)在常用的應(yīng)急燈具有很大不同?，F(xiàn)在常用應(yīng)急燈具內(nèi)部都由變壓、穩(wěn)壓、充電、逆變、電池等電路組成，后端再接LED驅(qū)動(dòng)電源給LED光源供電。其優(yōu)點(diǎn)是普通燈具和LED燈具都可以使用，應(yīng)用范圍廣。缺點(diǎn)是電子元器件多，檢修困難，故障率高;且設(shè)計(jì)好后功率等級固定的調(diào)整不便，正常供電時(shí)電路都在工作，功耗較高。

        二、應(yīng)急控制電路原理及試驗(yàn)結(jié)果

 本設(shè)計(jì)的應(yīng)急電路是專用于LED燈具的，它只需調(diào)整很少的元器件，即可與外圍LED電源等配合應(yīng)用于不同功率的LED燈具中;正常照明時(shí)只有LED驅(qū)動(dòng)電源部分電路工作，功耗低，相應(yīng)的故障率也低。其電路原理如圖2。

圖2   應(yīng)急控制電路原理圖

 其中MT7201是一款連續(xù)電流導(dǎo)通模式的降壓恒流源，用于驅(qū)動(dòng)一顆或多顆串聯(lián)LED。它的輸入電壓范圍從7V～30V，輸出電流可調(diào)，最大可達(dá)1A。根據(jù)不同的輸入電壓和外圍器件可以驅(qū)動(dòng)高達(dá)24W的LED。MT7201采用SOT89-5封裝。其管腳如圖3。

圖3   MT7201管腳圖

        電路中LED的平均電流由連接在Vin和Isense 兩端的電阻Rs決定：        繼電器采用常開加常閉觸電的小型繼電器，探測部分采用微波雷達(dá)遙控開關(guān)，當(dāng)人體或物體進(jìn)入探測范圍活動(dòng)，感應(yīng)器立即工作并啟動(dòng)受控設(shè)備。當(dāng)人體離開或物體停止移動(dòng)后，延時(shí)時(shí)間到感應(yīng)器自動(dòng)停止工作，感應(yīng)器進(jìn)入探測狀態(tài)。若探測范圍內(nèi)物體持續(xù)在移動(dòng)，感應(yīng)器則一直處于工作狀態(tài)。當(dāng)然根據(jù)需要探測部分可換成紅外、聲控、光控等。

      電路中 LED 的平均電流由連接在 Vin 和 Isense 兩端的電阻 Rs 決定：

 下表給出了輸出電流和Rs關(guān)系的一些典型例子：

以上說明成立的前提是ADJ腳懸空，或者等于內(nèi)部參考電壓 Vref

 如果LED開路，電感就會和LX失去連接，整個(gè)環(huán)路就沒有電流流過，從而不會造成器件損壞。

        1.電容選取

 在電源輸入必須就近接一個(gè)低等效串聯(lián)電阻(ESR)的旁路電容，ESR越大，效率損失會變大。該旁路電容要能承受較大的峰值電流，并能使電源的輸入電流平均，減少對輸入電源的沖擊。

 直流輸入時(shí)，該旁路電容的最小值為4.7uF,在交流輸入或低壓輸入時(shí)，旁路電容需要100uF的電容或類似電容。該旁路電容盡可能靠近芯片的輸入管腳。

        2.電感選取

 MT7201推薦使用的電感參數(shù)范圍為27uH～100uH。電感的飽和電流必須比輸出電流高30%～50%。電感值的選取需要考慮到工作占空比以及功率開關(guān)的打開、關(guān)斷時(shí)間，保證滿足電氣特性表中的要求。

 下面的公式可以作為參考：

 功率開關(guān)打開時(shí)間

 功率開關(guān)斷開時(shí)間

        3.參數(shù)說明：

 L為電感值(H);rL為電感寄生阻抗(Ω)

 Iavg LED平均電流(A);

 為電感電流峰峰值(A) {內(nèi)部設(shè)置為0.3×Iavg};

 VIN供電電壓(V);VLED 總LED正偏壓降(V)

 RLX功率開關(guān)導(dǎo)通電阻(Ω);VD肖特基二極管正偏壓降(V) 。

        4.實(shí)驗(yàn)及結(jié)果

 當(dāng)市電停電時(shí)，應(yīng)急電路供電，電池電壓26.4V;輸出電流可調(diào)，此處設(shè)定為300mA;繼電器輸入電壓DC12V，應(yīng)急光源功率5.5W;應(yīng)急光源電壓18V。實(shí)物圖如下:

圖4    應(yīng)急照明電路連線圖

圖5    正常供電時(shí)電路工作圖

圖6    應(yīng)急照明時(shí)電路工作圖

 本設(shè)計(jì)電路簡單可靠，功率可調(diào)，根據(jù)實(shí)際靈活安排應(yīng)急光源與整燈光源的布局，廣泛應(yīng)用于需要應(yīng)急照明的廠礦、隧道等區(qū)域，是專門針對LED照明開發(fā)的一種應(yīng)急控制電路。根據(jù)該設(shè)計(jì)，西安重裝渭南光電科技有限公司已設(shè)計(jì)出一系列應(yīng)用于不同場合的應(yīng)急照明燈具。（本文選自《半導(dǎo)體照明》雜志第40期）