无纹波高功率因数LED驱动芯片研究与设计

发布时间：2017-04-14 19:13

  本文关键词：无纹波高功率因数LED驱动芯片研究与设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着照明技术的不断发展,LED照明已经成为节能照明解决方案的首选。在LED大范围应用的同时,一些国际标准如美国能源之星对LED照明的交流功率因数等提出了住宅照明应大于0.7,商业照明应大于0.9的要求。因此LED照明系统中必须加入功率因数校正。而功率因数校正技术会导致输出电流存在比较大的纹波,从而不可避免地引入了频闪问题。本文针对LED照明的特点和要求设计了一款无纹波高功率因数的LED驱动电路。驱动电路采用双芯片控制方案,包含反激控制芯片和频闪消除芯片。反激控制芯片通过原边反馈控制和电压控制型功率因数校正方案,实现了高精度输出电流控制和高功率因数。同时,反激控制芯片采用新型功率管栅极消磁时间采样技术,省去了辅助绕组,简化了外围电路。此外,驱动电路在反激式副边增加频闪消除芯片,使得流过LED负载的电流恒定,实现LED无频闪。芯片采用CSMC 0.8μm 700V BCD工艺设计实现。驱动电路的仿真结果表明,系统能在85～265V输入电压范围内正常工作,功率因数大于0.9,输出电流精度优于±3%,输出电流纹波小于±0.4%,效率大于82%,符合系统设计要求。频闪消除芯片通过了流片验证。其测试结果表明,频闪消除芯片能够有效地跟随负载电容上的纹波电压,在不影响前级控制芯片功率因数校正和恒流功能的同时,将输出电流纹波限制在±1.5%以内,实现无纹波。
【关键词】：LED驱动 电流纹波 功率因数 原边反馈 消磁时间采样
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM923.34
【目录】：

• 致谢4-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-15
• 第一章 绪论15-28
• 1.1. 背景介绍15
• 1.2. LED的原理15-16
• 1.3. LED照明对电源的要求16-17
• 1.4. 离线式LED驱动拓扑结构17-21
• 1.4.1. 常见离线式LED驱动拓扑结构17-18
• 1.4.2. 隔离式反激变换器结构和原理18-21
• 1.5. 功率因数校正及实现方法21-23
• 1.5.1. 功率因数校正概述21-22
• 1.5.2. 无源功率因数校正22
• 1.5.3. 有源功率因数校正22-23
• 1.6. 功率因数校正和频闪23-25
• 1.7. 研究现状25-26
• 1.8. 研究内容和论文结构26-28
• 第二章 系统分析28-43
• 2.1. 应用拓扑及芯片定义28-31
• 2.1.1. 芯片应用拓扑28-29
• 2.1.2. 芯片引脚定义及模块划分29-31
• 2.2. 系统主环路分析31-41
• 2.2.1. 电流平均值控制环路分析31-34
• 2.2.2. 功率因数校正原理分析34-35
• 2.2.3. 消磁时间检测原理35-38
• 2.2.4. 频闪消除原理分析38-41
• 2.3. 系统参数及工艺41-43
• 2.3.1. 系统规格41-42
• 2.3.2. 仿真工艺42-43
• 第三章 模块设计和仿真43-77
• 3.1. 反激控制芯片启动及电源模块43-59
• 3.1.1. 系统使能模块44-46
• 3.1.2. 预稳压模块46-48
• 3.1.3. 带隙基准模块48-54
• 3.1.4. 参考电压模块54-56
• 3.1.5. 电流偏置模块56-59
• 3.2. 反激控制芯片运算电路模块59-67
• 3.2.1. 电流采样模块59-64
• 3.2.2. 电流运算放大器模块及限压电路64-67
• 3.3. 反激控制芯片脉宽调制波形产生模块67-68
• 3.4. 反激控制芯片驱动模块68-69
• 3.5. 反激控制芯片消磁时间采样模块69-71
• 3.6. 反激控制芯片控制逻辑模块71-74
• 3.6.1. 控制数字逻辑模块71-72
• 3.6.2. 保护逻辑模块72-74
• 3.7. 频闪消除芯片电源模块74-75
• 3.8. 频闪消除芯片运放控制模块75-77
• 第四章 系统顶层仿真77-84
• 4.1. 反激控制芯片启动时序仿真78-79
• 4.2. 反激控制芯片消磁时间检测仿真79
• 4.3. 频闪消除芯片功能仿真79-80
• 4.4. 系统输出仿真80-81
• 4.5. 系统功率因数特性仿真81-82
• 4.6. 系统工艺角仿真结果82-84
• 第五章 频闪消除芯片测试84-88
• 5.1. 频闪消除芯片版图84-85
• 5.2. 频闪消除芯片测试85-88
• 第六章 总结与展望88-90
• 6.1. 总结88
• 6.2. 展望88-90
• 参考文献90-93
• 作者简历93
• 在学期间科研成果93

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