LED路灯专用数字电源研究与设计

发布时间：2020-08-02 10:14

【摘要】：节约能源是目前全球经济发展的一个重要目标,而照明消耗的电能大概是世界能源消耗的20%。素有第四代照明之称的LED照明具有节能、环保、使用寿命长等优点。LED作为二极管采用直流驱动,恒流驱动是其最佳驱动方式,驱动电源对LED照明的各项性能指标有着非常大的影响,因此研究可靠的驱动电源对LED照明的发展具有重要意义。本文根据市场对LED路灯驱动电源的需求,提出了数字电源的设计要求。输入交流市电220V,输出48V,3.2A,可根据需要选择恒流模式或恒压模式,可实现与其他CPU的通信,改变输出的大小。本文主要分硬件和软件两部分设计了数字电源。硬件部分详细介绍了功率因数校正电路和半桥LLC谐振变换器的设计过程,其中功率因数校正是基于UCC28019功率因数校正芯片设计的,采用的是该芯片的典型应用Boost拓扑结构;半桥LLC谐振变换器采用的是目前应用较广泛的FHA基波分析法设计的,另外采用AP法设计了高频变压器;同时简要介绍了输入保护电路、MOSFET驱动电路等辅助电路。软件部分采用了增量式PI控制算法设计了数字补偿器,给出了主程序、软启动子程序等主要程序的流程图。根据设计方案利用Simplis对功率因数校正及未补偿半桥LLC谐振变换器进行了软件仿真,仿真结果表明设计参数合理。制作了数字电源实验样机,对PWM生成模块、通信模块、功率级输出等模块进行了实验,实验结果表明设计方案合理可行。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM923.34;TN86
【图文】：

图 3.5 不同 Q 值时的直流增益曲线Fig. 3.5 DC gain curves at different Q values可知，每一条曲线都有一个峰值，在该峰值左侧增益 M 随归一化频，在该峰值右侧增益 M 随频率 fn的增大而减小。由特性阻抗和品质e2rre2o2πnRfLnRZQ （3.18）可知，Q 值越小，谐振电感 Lr越小，励磁电感 Lm=kLr越小大，导致开关管开关损耗和变压器铜损增加，变换器的效率降低，过小；Q 值过大，增益曲线的最大增益无法满足变换器所需的最大电压，负载满载时的增益。每条曲线都有一个独立于 Q 值的点，这，因为当开关频率 fs=fr时，谐振阻抗为 0，谐振腔并不分压，电压全

图 3.6 不同 k 值时的直流增益曲线Fig. 3.6 DC gain curves at different k values桥 LLC 谐振变换器谐振参数设计面的 FHA 建模与稳态分析可知，谐振参数与 k 和 Q 有着密切的关系参数才能使初级开关管在空载至满载的任意状态下都能实现 ZVS。 PFC 滤波电容并不是很大，有 20%左右的波动，因此 LLC 谐振变换是 370~410V，输出整流二极管压降 Vd=0.7，输出电压 Vo=48V则理论变比为：innomo d/ 24VnV V 可得最高、最低输入电压增益：21.053odmax VVVG n

沈阳工业大学硕士学位论文 PCB 板后首先要用肉眼与所画 PCB 进行对比，观察是否有明显的错误，若无则可以购买元器件进行焊接，焊接时要遵循先小后大的原则，另外要仔细与据手册做对比找到元件的正反方向，电解电容及二极管等有极性的元件要确再焊接。焊接好的电路板如图 5.5、图 5.6 所示。

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