LED照明调光驱动电源的研究与设计

发布时间：2017-05-13 08:23

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【摘要】：LED以其高效、节能、环保、寿命长等优点成为了第四代绿色光源。LED驱动电源直接决定LED灯的可靠性与寿命,是LED照明发展的推动力。LED调光技术更能体现LED灯的节能与环保,延长驱动电源的寿命。带有调光功能的LED驱动电源成为了现阶段LED照明领域的研究热点。本文对LED恒流驱动电源和PWM调光技术进行了深入的研究与分析,设计了一款40V/0.90A的具有PWM调光功能的单级反激式LED恒流驱动电源,本文的主要工作和结果如下:(1)LED调光驱动电源关键技术的研究。LED调光驱动电源包括恒流驱动电源和调光器两大部分,本文对LED调光驱动电源的拓扑结构、调光方式、功率因数校正技术等关键技术进行了分析,针对临界导通模式的单级PFC反激式变换器进行了定性的分析及深入的研究,此变换器简化了电路,在低成本的基础上实现高于0.92的较高功率因数。(2)PWM调光器的改进研究。深入研究了PWM调光器存在的几个关键问题,对PWM调光电路实现方式进行了改进,将调光开关与LED灯并联,实现了无需专用调光芯片,且对驱动电源恒流效果无影响的LED调光;通过单片机MSP430F4152产生高频率PWM波,并增加补充脉冲,从而有效的减小了调光延时,实现宽范围的调光;通过对软件的优化及大量实验,确定了最合适的PWM调光频率,解决了调光过程出现的闪烁、噪声问题。(3)LED调光驱动电源的整体设计。根据本电源的设计指标,对PWM调光驱动电源进行了详细的设计,主要包括单级PFC反激式变换器主电路、反激式变压器、箝位电路、恒流限压电路、PWM调光电路及电磁兼容性的设计,论文中给出了详细的参数计算方法。(4)样机制作及系统测试、分析。在理论分析的基础上,结合具体参数计算,研制了一台36W的样机,经过测试,该电源的功率因数高于0.92,效率在0.87以上,恒流精度小于2%,且能实现0~100%宽范围、无闪烁调光,达到了设计要求。本文在所设计的具有良好性能的LED恒流驱动电源的基础上,增加了PWM调光功能,改进了PWM调光电路实现方式,并针对PWM调光延时、闪烁、噪声问题,提出了有效的解决办法,实现了LED宽范围、无闪烁调光。电源整体效率高,功率因数高,成本低,具有较好的实用性能与应用前景。
【关键词】：LED驱动电源 PWM调光 恒流 功率因数校正
【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM923.34;TN86
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 1 绪论11-18
• 1.1 课题研究目的和意义11
• 1.2 LED的特性及电源要求11-15
• 1.2.1 LED发光原理11-12
• 1.2.2 LED的主要特性12-14
• 1.2.3 LED驱动电源的要求14-15
• 1.3 LED调光驱动电源的国内外发展现状15-17
• 1.4 本文的主要工作及章节安排17-18
• 2 LED调光驱动电源关键技术分析18-37
• 2.1 LED驱动器的拓扑结构18-23
• 2.1.1 非隔离型18-20
• 2.1.2 隔离型20-23
• 2.2 LED调光方式23-25
• 2.2.1 模拟调光23-24
• 2.2.2 可控硅调光24-25
• 2.2.3 PWM调光25
• 2.3 功率因数校正技术25-31
• 2.3.1 无源功率因数校正技术26-28
• 2.3.2 有源功率因数校正技术28-30
• 2.3.3 两级PFC与单级PFC技术分析比较30-31
• 2.4 临界导通模式单级APFC反激式变换器分析31-36
• 2.4.1 临界导通模式单级APFC反激变换器工作原理31-32
• 2.4.2 临界导通模式单级APFC反激式变换器的稳态分析32-36
• 2.5 本章小结36-37
• 3 PWM调光的LED驱动电源的整体电路设计37-57
• 3.1 LED驱动电源的设计指标37
• 3.2 PWM调光的LED驱动电源整体框架37-38
• 3.3 临界导通模式单级PFC反激式变换器设计38-46
• 3.3.1 芯片介绍38-39
• 3.3.2 单级PFC反激式变换器主电路设计39-42
• 3.3.3 反激式变压器设计42-46
• 3.4 箝位电路设计46-48
• 3.5 恒流限压电路设计48-50
• 3.5.1 恒流限压电路分析48-49
• 3.5.2 恒流限压参数设计49-50
• 3.6 PWM调光器的研究与设计50-54
• 3.6.1 PWM调光电路的改进50-52
• 3.6.2 PWM调光延时问题52-54
• 3.6.3 PWM调光闪烁和噪声问题54
• 3.7 电磁兼容性设计54-56
• 3.8 本章小结56-57
• 4 PWM调光器的程序设计57-63
• 4.1 MSP430 单片机介绍57
• 4.2 软件开发平台介绍57-61
• 4.3 PWM调光程序设计61-62
• 4.4 本章小结62-63
• 5 系统测试结果与分析63-72
• 5.1 样机的制作63-64
• 5.2 电源样机测试与分析64-71
• 5.2.1 功率因数及效率分析65-67
• 5.2.2 PWM调光性能分析67-68
• 5.2.3 EMC传导干扰测试68-71
• 5.3 本章小结71-72
• 6 总结与展望72-74
• 6.1 全文工作总结72
• 6.2 未来工作展望72-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-78
• 附录78-89
• 攻读学位期间发表的论文目录89-90

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 宋贤杰,屠其非,周伟,周太明;高亮度发光二极管及其在照明领域中的应用[J];半导体光电;2002年05期

2 吴蓉;邓茂林;付贤松;;基于MAX16832C驱动器的大功率LED电源[J];半导体技术;2011年04期

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本文编号：362065