基于MCU的LED大功率驱动电源设计

发布时间：2017-10-19 11:14

  本文关键词：基于MCU的LED大功率驱动电源设计

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【摘要】：LED作为新一代照明光源,具有功耗低、寿命长、节能环保等优点。与传统光源不同,LED因其电气特性,需要稳定直流源作为驱动电源。目前,开关电源因其体积小、效率高,成本低等特点,已成为普遍接受的LED驱动电源。随着LED照明发展和应用的普及,LED驱动电源的市场需求也在不断增长。在保证满足LED驱动条件的前提下,结合物联网和智能硬件等当前新兴技术,开发新型智能数字电源是电源领域的技术热点。本文设计了以MCU为控制核心的数字化LED驱动电源,采用临界导通模式的功率因数校正技术,输出电压、电流可调。不同于传统模拟开关电源需要专用的控制集成芯片,本设计中由MCU输出PWM信号对功率电路中的开关管进行控制,通过外围检测电路对输出参数进行采样,并通过算法程序来实现电源的反馈补偿控制。使用MCU内置比较器和外部中断以及AD转换器控制的定时器再启动功能实现临界导通模式的PFC控制,无需单独的模拟IC作PFC控制。当负载发生变化时,PFC电路和后级Buck电路可以快速做出响应,调节输出功率。同时借助通信和传感模块,可以方便实现LED的智能联网控制,可以与智能家居系统进行良好的融合。经过最终调试测试,系统整体性能满足设计目标,能够实现LED的可靠驱动与调光控制,为接下来的研发、生产奠定了良好基础。
【关键词】：LED驱动 功率因数校正 PI控制 数字电源
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM923.34;TM46
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 研究背景和意义8
• 1.2 数字电源的发展8-10
• 1.3 LED驱动的数字化10
• 1.4 本文主要研究内容10-14
• 第二章 开关电源理论基础14-34
• 2.1 DC/DC变换器类型14-21
• 2.1.1 降压型变换器14-16
• 2.1.2 升压型变换器16-18
• 2.1.3 降压/升压型变换器18-19
• 2.1.4 其它类型变换器19-21
• 2.2 开关电源工作原理21-25
• 2.2.1 调制方式21-23
• 2.2.2 控制类型23-24
• 2.2.3 工作模式24-25
• 2.3 功率因数校正介绍25-31
• 2.3.1 功率因数和总谐波失真26-28
• 2.3.2 无源功率因数校正28-29
• 2.3.3 有源功率因数校正29-31
• 2.4 LED驱动电源特性31-33
• 2.4.1 LED的电气特性31-32
• 2.4.2 LED驱动电源技术要求32-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第三章 硬件电路设计34-52
• 3.1 参数指标和系统框图34-35
• 3.1.1 参数指标34
• 3.1.2 系统整体框图34-35
• 3.2 EMI滤波器设计35-36
• 3.3 前级PFC和后级Buck电路设计36-45
• 3.3.1 功率因数校正电路37-43
• 3.3.2 后级Buck电路43-45
• 3.4 MCU供电电路45
• 3.5 外围检测驱动电路设计45-48
• 3.5.1 交流输入电压波形检测电路46
• 3.5.2 一次侧电流过零检测电路46-47
• 3.5.3 PFC输出信号转换47
• 3.5.4 Buck输出信号转换47-48
• 3.6 印制电路板的布局布线48-50
• 3.6.1 布线分析48-49
• 3.6.2 元器件布局49-50
• 3.7 本章小结50-52
• 第四章 系统软件设计52-68
• 4.1 软件功能说明及初始化52-54
• 4.1.1 MCU性能介绍52
• 4.1.2 系统功能框图52-53
• 4.1.3 主要引脚定义53
• 4.1.4 系统软件流程53-54
• 4.2 功率因数控制54-59
• 4.2.1 功率因数控制软件设计55-58
• 4.2.2 负载变化时的PFC控制58-59
• 4.3 后级Buck控制59-67
• 4.3.1 PI控制原理59-61
• 4.3.2 PI控制实现61-64
• 4.3.3 LED调光控制64-67
• 4.4 本章小结67-68
• 第五章 系统调试和参数测试68-78
• 5.1 系统测试方案68-70
• 5.2 模块及整体测试70-76
• 5.2.1 MCU模块功能调试70
• 5.2.2 MCU供电电源调试70-71
• 5.2.3 外围驱动检测电路调试71-74
• 5.2.4 系统整体测试74-76
• 5.3 本章小结76-78
• 第六章 总结与展望78-80
• 参考文献80-84
• 发表论文和参加科研情况说明84-86
• 致谢86

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本文编号：1060767