双管反激式LED驱动电源的研究

发布时间：2017-07-30 05:02

  本文关键词：双管反激式LED驱动电源的研究

  更多相关文章： LED驱动电源 双管反激 高功率因数 开关电源 单级式PFC

【摘要】：随着全球能源的日益紧张,节能环保越来越受到人们的重视。照明用电是电能消耗的一个重要组成部分,减少照明上的能源消耗有着重大意义。LED(Light Emitting Diode,LED)作为公认的第四代光源,具有使用寿命长、光电转换效率高、安全、绿色环保等优点。由于LED对驱动电源要求相对较高,目前,LED驱动电源成为制约LED发展的瓶颈。本文以双管反激式拓扑为基础,为LED设计出具有输入端无大电解电容、高功率因数、高可靠等优点的驱动电源。本文首先介绍了LED的应用现状及发展前景,阐述了研制高可靠性LED驱动电源的背景与意义。分析目前LED驱动电源的现存问题,在现存问题的基础上,结合LED驱动电源的发展趋势,确定研制高功率因数、高效率、高可靠性、长寿命LED驱动电源的目标。其次,通过对开关电源常用拓扑的介绍,对比几种常用拓扑的优缺点,选择双管反激变换器作为LED驱动电源的主拓扑。通过分析双管反激变换器中两个开关管的同步与异步工作状态,得出当双管反激电路两个开关管工作在异步状态时,能量损耗较大,因此应该尽量使双管反激变换器工作在同步状态。采用隔离变压器方案驱动双管反激变换器中的两个开关管,使其尽量工作在同步状态,减少能量损耗。为滤除电源输入端电磁干扰,设计了输入端EMI滤波器。通过分析反激式变压器的工作状态,结合实际需求,设计了电源实际使用的变压器参数。由于漏感对双管反激式变换器存在较大危害,阐述绕制变压器时,降低变压器漏感的部分方法。再次,采用芯片控制单级式PFC电路,取消输入端大电解电容的使用。对芯片的供电电路进行优化,减少在芯片供电电路上的损耗,并完成主控制芯片外围电路的设计。计算输出端电压与电流反馈回路的参数,设计电源保护电路,并对输出端的整流二极管与滤波电容进行选择,确保为LED负载提供可靠的电源。最后,对实验样机进行测试,给出了电源关键元件的波形。在输入电压变化的情况下对电源的性能进行测试。在交流220V输入条件下,电源的效率为87.04%,功率因数为0.968,并对电路中损耗较大的元件进行功耗分析。
【关键词】：LED驱动电源 双管反激 高功率因数 开关电源 单级式PFC
【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13-24
• 1.1 课题研究的背景和意义13-14
• 1.2 LED的电学特性14-15
• 1.3 LED的驱动方式15-20
• 1.3.1 LED交流驱动方式16-17
• 1.3.2 LED直流驱动方式17-20
• 1.4 LED驱动电源的研究现状及发展趋势20-23
• 1.4.1 LED驱动电源方案20-21
• 1.4.2 LED驱动电源现存问题21-22
• 1.4.3 LED驱动电源的发展方向22-23
• 1.5 本论文的主要内容23-24
• 第二章 LED大功率驱动电源设计基础24-40
• 2.1 开关电源常见拓扑24-29
• 2.2 主电路拓扑的选择29-30
• 2.3 双管反激变换器拓扑工作状态分析30-32
• 2.3.1 双管不连续模式反激变换器开关管同步工作状态30-31
• 2.3.2 双管不连续模式反激变换器开关管不同步工作状态31-32
• 2.4 功率因数校正32-39
• 2.4.1 有源功率因数校正的控制策略36-37
• 2.4.2 单级式PFC37-39
• 2.5 本章小结39-40
• 第三章 电源整体方案及输入回路设计40-52
• 3.1 电源整体方案设计40-41
• 3.2 EMI滤波电路的设计41-43
• 3.2.1 EMI来源41-42
• 3.2.2 EMI滤波器设计42-43
• 3.3 变压器设计43-48
• 3.3.1 反激变压器工作状态分析43-46
• 3.3.2 变压器实际参数设计46-48
• 3.4 启动电路优化48-50
• 3.5 钳位电路优化50-51
• 3.6 本章小结51-52
• 第四章 控制电路及输出回路设计52-65
• 4.1 主控制芯片选择52-53
• 4.2 芯片软启动设计53-54
• 4.3 控制芯片部分外围元件参数计算54-56
• 4.3.1 芯片供电电路设计54-55
• 4.3.2 电流检测电阻55
• 4.3.3 零电流检测电阻设计55-56
• 4.4 双管反激开关管选择及驱动设计56-57
• 4.5 输出与反馈电路设计57-62
• 4.5.1 输出整流二极管的选择57-58
• 4.5.2 输出电容的选择58-59
• 4.5.3 反馈电路设计59-62
• 4.6 保护电路设计62-64
• 4.7 本章小结64-65
• 第五章 系统测试与实验结果分析65-75
• 5.1 电源整体调试65-66
• 5.2 实验波形66-69
• 5.2.1 输出纹波测试66
• 5.2.2 开关管MOSFET上电压波形66-68
• 5.2.3 初级电流波形68-69
• 5.3 电源功率因数与效率测试69-71
• 5.4 元件功耗分析71-74
• 5.4.1 输入端损耗分析71-72
• 5.4.2 输出端功耗分析72
• 5.4.3 变压器损耗72-74
• 5.5 本章小结74-75
• 总结与展望75-77
• 参考文献77-81
• 攻读硕士学位期间发表的论文81-83
• 致谢83

【参考文献】

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本文编号：592563