LED路灯驱动电源研究设计

发布时间：2017-07-19 10:09

  本文关键词：LED路灯驱动电源研究设计

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【摘要】：随着我国城市建设的发展,道路照明设施规模不断扩大,照明耗能迅速上升。LED照明光源因其节能、环保、长寿命、维护简单等突出优点而得到广泛应用,对于缓解能源和环境危机有重要意义。作为LED照明的核心部件——驱动电源是实现LED高效照明的关键。传统LED驱动电源一般效率不高、不可调光、恒流效果差,特别是在轻载时效率更低,往往还存在谐波对电网造成污染。针对这些问题,本文研究设计一款在全负载范围内能实现高效、稳定、绿色环保且可调光的LED路灯驱动电源,输出功率为120W。本文先简要论述了LED的发光原理及负载特性,在深入分析比较LED现有驱动电路的基础上,选择了LED路灯驱动电源的各级拓补电路,确定了LED路灯驱动电源的整体结构,整体结构为三级:前级为有源功率因数校正级,在此,分析比较了有源功率因数校正的策略,并确定了基于临界导电模式的Boost变换器来实现有源功率因数校正,详细设计了APFC的主电路和基于MC33262的控制电路;中间级为LLC谐振变换电路,先指出了传统谐振变换器的缺点,再分析了LLC谐振变换电路及工作模态,用基波近似分析法建立了LLC谐振变换器的等效电路模型,得出了谐振网络的电压增益和阻抗归一化曲线,完成了LLC谐振变换器的主电路和以L6599为控制器的控制电路设计;第三级为恒流降压驱动电路,分析并选择了恒流驱动方案,设计了基于LM3404HV控制器的BUCK恒流降压驱动电路,为LED阵列提供了稳定、可靠的输出电流。最后,制作出样机,进行了实验测试和结果分析。经测试功率因数达0.98,整机效率达0.92,各级电路达到了预期设计目标,验证了理论方案正确可行。
【关键词】：有源功率因数校正 LLC谐振变换器 恒流驱动 开关电源
【学位授予单位】：东华理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM923.34;TM46
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 课题研究的背景及意义8
• 1.2 照明路灯的发展现状8-9
• 1.3 LED路灯的电器特性9-11
• 1.4 LED路灯驱动电源及研究现状11-12
• 1.4.1 LED路灯驱动电源11-12
• 1.4.2 LED路灯驱动电源研究现状12
• 1.5 本文的主要内容12-14
• 第二章 LED路灯驱动电源的结构14-21
• 2.1 LED路灯的典型驱动电路14-15
• 2.2 开关电源的结构分析15-17
• 2.2.1 功率因数校正技术15-16
• 2.2.2 两级APFC结构16
• 2.2.3 单级APFC结构16-17
• 2.3 拓扑结构的选择17-18
• 2.4 隔离型的DC-DC变换器18-19
• 2.5 本课题整体结构确定19-20
• 2.6 本章小结20-21
• 第三章 功率因数校正电路设计21-31
• 3.1 功率因数校正21-24
• 3.1.1 功率因数的定义21-23
• 3.1.2 APFC策略23-24
• 3.2 基于Boost的APFC校正24-30
• 3.2.1 基于Boost的APFC原理24-25
• 3.2.2 主电路的设计25-29
• 3.2.3 控制电路的设计29-30
• 3.3 本章小结30-31
• 第四章 LLC谐振变换器的设计31-54
• 4.1 传统的谐振变换器31-33
• 4.1.1 串联谐振变换器31-32
• 4.1.2 并联谐振变换器32
• 4.1.3 串并联谐振变换器32-33
• 4.2 LLC谐振变换器33-39
• 4.2.1 LLC谐振变换器的结构33-34
• 4.2.2 LLC谐振变换器的基本工作原理34
• 4.2.3 LLC谐振变换器在fm34-38
• 4.2.4 LLC谐振变换器在f=fr时的工作原理38-39
• 4.2.5 LLC谐振变换器在f>fr时的工作原理39
• 4.3 LLC谐振变换器电路分析39-47
• 4.3.1 基于FHA的等效电路模型39-42
• 4.3.2 谐振网络电压增益42-45
• 4.3.3 谐振网络的阻抗分析45-47
• 4.4 LLC谐振变换器参数设计47-50
• 4.4.1LLC谐振网络参数的计算48-49
• 4.4.2 变压器的设计49-50
• 4.4.3 功率元器件选择与设计50
• 4.5 控制电路的设计50-53
• 4.5.1 工作频率的设置51
• 4.5.2 软启动电路设计51-52
• 4.5.3 电流检测电路52-53
• 4.6 本章小结53-54
• 第五章 恒流电路的设计54-60
• 5.1 LED恒流驱动电路54-55
• 5.2 Buck恒流驱动电路55-56
• 5.3 LED光源的连接方式56-57
• 5.4 LED恒流驱动电路设计57-59
• 5.4.1 驱动电路芯片的选择57-58
• 5.4.2 Ro n和ton的设计58
• 5.4.3 储能电感的设计58
• 5.4.4 输出电容等的设计58-59
• 5.5 本章小结59-60
• 第六章 实验结果及分析60-67
• 6.1 前级APFC电路实验结果与分析60-61
• 6.2 LLC谐振电路的实验结果与分析61-65
• 6.3 LLC谐振电路的效率测试实验与分析65-66
• 6.4 本章小结66-67
• 结论67-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-71

【参考文献】

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本文编号：562316