软开关反激式LED驱动电源的研究

发布时间：2017-05-03 00:01

  本文关键词：软开关反激式LED驱动电源的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：LED(发光二极管)具有发光效率高、使用寿命长、环保节能等特点,被视为新一代光源。但LED需要直流电源供电,因而研制高效、轻便、耐用的驱动电源成为了LED照明普及的重要课题。开关电源具有高效、稳定以及设计灵活等优点,无疑是LED,特别是大功率LED驱动电源的首选。提高开关频率可以减小变压器、电感、电容等储能元件的体积,也可提高开关电源的功率密度,减小电源的体积和重量,因此高频化成为开关电源的一个重要发展趋势。然而,提高开关频率也将提高半导体开关元件的开关损耗,为了解决这一问题,人们提出了软开关技术。本文将有源钳位技术应用到反激变换器中,以此实现开关器件的零电压开通,减小了开关器件的电压应力和开关损耗,为进一步提高开关频率和转换效率提供了条件。首先,本文介绍了LED照明行业的现状,特别是LED驱动电源常用的主要技术,并分析了其发展方向。在此基础上,本文介绍了LED驱动电源中常用的反激变换器,指出其优缺点,总结了有源钳位技术在反激变换器中的主要作用。随后,本文将有源钳位反激变换器的工作过程分为八个阶段,详细分析了每个工作阶段的电流、电压的变化以及能量的转换,并提出了开关器件实现ZVS的条件。然后,在分析了有源钳位反激变换器工作原理的基础上,本文设计了一款LED驱动电源,包括电源的变压器、钳位电路、控制电路及保护电路。针对主开关管和辅开关管的软开关问题,本文以TI公司生产的UCC2894芯片为控制器,结合变压器、钳位电容及所用半导体开关的参数,合理设置两个PWM驱动脉冲的延迟时间(死区时间),实现了开关管的零电压开通。另外,为进一步提高电源的效率,本文采用了同步整流技术,并利用主开关和辅开关驱动脉冲的延迟时间,避免了反激变换器原副边同时导通的危险。此外,为提高电源的可靠性并减小电源的传导干扰,本文设计了一款带浪涌保护功能的EMI滤波器。最后,本文依据理论分析和计算,制作了一台输入电压范围为180VAC～240VAC、输出功率为120W、开关频率为300kHz的LED驱动电源样机。通过对样机关键点电压波形的采集,验证了论文设计方案的可行性。
【关键词】：LED驱动 反激变换器 软开关 有源钳位 同步整流
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 绪论13-20
• 1.1 课题研究背景13-14
• 1.2 LED驱动电源的发展现状与趋势14-18
• 1.3 论文的研究意义与主要内容18-20
• 第二章 有源钳位反激变换器的基本原理20-36
• 2.1 反激变换器及其钳位技术20-25
• 2.1.1 反激变换器的工作原理20-23
• 2.1.2 反激变换器的主要钳位方法23-25
• 2.1.3 有源钳位在反激变换器中的作用25
• 2.2 有源钳位反激变换器的拓扑结构25-29
• 2.2.1 低边钳位25-27
• 2.2.2 高边钳位27-28
• 2.2.3 钳位拓扑结构的比较和选择28-29
• 2.3 有源钳位反激变换器工作过程29-35
• 2.4 本章小结35-36
• 第三章 LED驱动电源的主电路设计36-48
• 3.1 变压器设计36-41
• 3.1.1 变压器的技术参数36
• 3.1.2 变压器的参数设计36-41
• 3.2 原边回路设计41-43
• 3.2.1 谐振电感设计41
• 3.2.2 主开关管选型41-42
• 3.2.3 辅开关管选型42
• 3.2.4 钳位电容设计42-43
• 3.3 副边回路设计43-47
• 3.3.1 输出电容设计43-44
• 3.3.2 同步整流电路设计44-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第四章 控制电路和辅助电路设计48-65
• 4.1 控制电路设计48-54
• 4.1.1 控制芯片选择48-49
• 4.1.2 控制芯片设置49-54
• 4.2 反馈电路设计54-58
• 4.2.1 电压反馈电路设计55-56
• 4.2.2 电流反馈电路设计56-57
• 4.2.3 光耦反馈电路设计57-58
• 4.3 保护电路设计58-62
• 4.3.1 欠压保护设计58-60
• 4.3.2 过压保护设计60-61
• 4.3.3 过流保护设计61-62
• 4.4 EMI滤波器设计62-63
• 4.5 本章小结63-65
• 第五章 实验结果与分析65-74
• 5.1 实验波形测试65-68
• 5.2 数据测试与分析68-71
• 5.3 功耗分析71-73
• 5.3.1 变压器损耗71
• 5.3.2 开关管损耗71-73
• 5.3.3 电流检测电阻损耗73
• 5.4 本章小结73-74
• 总结与展望74-75
• 参考文献75-79
• 攻读硕士学位期间发表的论文79-81
• 致谢81

【参考文献】

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本文编号：341915