LED恒流驱动开关电源的研究与设计

发布时间：2017-03-19 21:04

  本文关键词：LED恒流驱动开关电源的研究与设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：LED作为新一代照明光源,以其高效低耗、安全可靠、节能环保、使用寿命长等优点广泛应用于显示屏、背光源、室内装饰灯、车辆照明等方面。随着半导体照明技术的进一步发展,LED照明必将广泛应用于通用照明领域。而驱动电源对LED寿命的影响很大,驱动电源方案的选择与设计是否合理直接影响到LED照明产品的性能优劣。因此,本论文对LED驱动电源方案进行了深入研究。本文在研究开关电源基本原理和LED电学特性的基础上,分别采用隔离反激模式和非隔离降压模式作为电路拓扑结构,设计了两种LED恒流驱动开关电源方案。其中,以反激式单级PFC变换器的电源设计方案为重点,研究了电源的主电路、EMI滤波电路、钳位保护电路、PFC电路和输出反馈电路的原理及具体设计。设计中,PFC级与DC/DC级共用一套控制电路,对输出电压、电流进行调节控制的同时可实现对输入电流的有效调节。这样优化了电路结构,有效减少了元器件数量,降低了成本,同时可以达到较高的功率因数和转换效率。此外,通过对电路的优化设计,提高了电流的恒流精度。本文运用Saber建立了LED仿真模型,搭建了整体电路系统模型,通过对仿真波形的分析计算,实现了该方案的设计目标,验证了整体设计的合理性。此外,本文顺应开关电源的发展趋势,采用具有高集成度的非隔离降压控制芯片还设计了一款高精度的LED恒流驱动电源。结合设计方案搭建了实验测试平台,对研制出的驱动电源进行的较为全面的测试。测试结果表明:该方案实现了宽范围电压输出,恒定电流输出;恒流精度高于行业内平均水平,达到±3%;电源效率高于88%,功率因数高于0.88,无电流过冲现象,EMI测试符合国际标准。整个设计方案达到了设计要求。最后,结合设计和实际运用,本文从安全、性能、成本体积和使用场合等方面比较了隔离与非隔离LED驱动电源方案,为工程师设计方案的选择提供借鉴。
【关键词】：LED 开关电源 恒流驱动 Saber
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN312.8
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 引言9-10
• 1.2 国内外研究现状及发展方向10-12
• 1.2.1 开关电源的现状及发展方向10
• 1.2.2 LED的现状及发展趋势10-11
• 1.2.3 LED驱动电源技术发展趋势11-12
• 1.3 LED照明12-13
• 1.3.1 LED的I-V特性12-13
• 1.3.2 LED照明的主要参数13
• 1.4 课题主要研究工作13-15
• 第二章 开关电源基本原理15-29
• 2.1 DC/DC变换器的主要拓扑结构15-24
• 2.1.1 降压变换器15-16
• 2.1.2 升压变换器16-17
• 2.1.3 降压/升压式变换器17-19
• 2.1.4 正激变换器19-20
• 2.1.5 反激变换器20-24
• 2.2 开关电源的调制方式24-25
• 2.2.1 脉宽调制方式的基本原理24-25
• 2.3 开关电源控制模式25-28
• 2.3.1 电压控制模式26-27
• 2.3.2 电流控制模式27-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第三章 隔离反激式驱动电源的研究与设计29-58
• 3.1 电源控制芯片及主体电路设计29-37
• 3.1.1 电源控制芯片29-31
• 3.1.2 主体电路设计31-37
• 3.2 钳位保护电路37-40
• 3.2.1 钳位保护电路基本类型37-38
• 3.2.2 钳位保护电路的设计38-40
• 3.3 功率因数校正电路40-46
• 3.3.1 功率因数校正简介40-42
• 3.3.2 无源填谷式PFC电路42-44
• 3.3.3 有源PFC电路44-46
• 3.4 EMI滤波电路46-51
• 3.4.1 EMI滤波器简介46-47
• 3.4.2 EMI滤波电路的设计47-48
• 3.4.3 EMI滤波器的仿真48-51
• 3.5 输出电路51-53
• 3.5.1 输出整流二极管的选择51
• 3.5.2 输入与输出滤波电容的选择51-53
• 3.6 反馈电路53-57
• 3.6.1 反馈电路设计54-57
• 3.7 本章小结57-58
• 第四章 反激式高频变压器设计58-66
• 4.1 磁性材料和绝缘材料58-59
• 4.1.1 磁性材料及对磁性元件的要求58-59
• 4.1.2 绝缘材料及绝缘问题59
• 4.2 AP法选择磁芯59-62
• 4.3 反激式高频变压器的设计62-65
• 4.4 本章小结65-66
• 第五章 仿真及实验结果分析66-71
• 5.1 仿真电路及参数设置66-67
• 5.2 仿真结果与分析67-70
• 5.3 本章小结70-71
• 第六章 非隔离降压LED驱动电源的设计与实测分析71-81
• 6.1 SD6924S非隔离降压式LED驱动电源的设计71-74
• 6.2 非隔离降压LED驱动开关电源的测试结果与分析74-79
• 6.3 隔离电源与非隔离电源的比较79-80
• 6.4 本章小结80-81
• 第七章 总结与展望81-83
• 7.1 总结81-82
• 7.2 展望82-83
• 附录83-84
• 参考文献84-88
• 攻读学位期间的研究成果88-89
• 致谢89

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