一种自适应关断时间控制的Buck型LED驱动电路的研究与设计

一种自适应关断时间控制的Buck型LED驱动电路的研究与设
计
目录
第一章绪论 (1)
1.1 选题背景与研究意义 (1)
1.2 国内外研究现状及发展趋势 (2)
1.3 论文的主要工作及章节安排 (4)
第二章LED特性及Buck型LED驱动技术的研究 (6)
2.1 LED的光学特性 (6)
2.2 恒流LED驱动电路 (7)
2.3 Buck型LED驱动结构的研究 (9)
2.3.1 同步整流Buck型DC-DC转换器工作原理 (9)
2.3.2 同步整流Buck型DC-DC转换器控制模式 (10)
2.4 LED调光技术的研究 (14)
2.4.1 模拟调光 (14)
2.4.2 PWM调光 (15)
第三章系统分析与设计 (17)
3.1 自适应关断时间控制模式分析 (17)
3.2 系统环路稳定性分析 (19)
3.2.1 开关转换器建模方法概述 (19)
3.2.2 系统函数描述法建模分析 (20)
3.3 系统整体设计要求 (26)
3.3.1设计要求及主要特征 (27)
3.3.2 系统功能框图分析 (28)
第四章系统整体框图及关键子模块电路的分析与设计 (30)
4.1系统整体电路的分析与设计 (30)
4.1.1系统整体框图及工作原理分析 (30)
4.1.2系统关键技术的分析 (31)
4.2 峰值电流检测电路的分析与设计 (33)
V
4.2.1电路设计 (33)
4.2.2 仿真验证 (38)
4.3 自适应关断时间控制电路的分析与设计 (39)
4.3.1 电路设计 (39)
4.3.2 仿真验证 (41)
4.4 PWM调光控制电路的分析与设计 (42)
4.4.1电路设计 (42)
4.4.2仿真验证 (43)
第五章系统整体仿真验证 (45)
5.1系统整体仿真 (45)
5.1.1 系统整体电路仿真 (46)
5.1.2 系统模拟调光特性仿真 (46)
5.1.3 系统PWM调光特性仿真 (47)
5.2 系统测试结果分析 (47)
5.2.1 系统模拟调光测试结果 (48)
5.2.2 系统数字调光测试结果 (49)
5.2.3 输出电流随V ADJ电压和PWM调光占空比的变化情况 (49)
5.2.4 输出电流随输入电压的变化情况 (50)
5.2.5 效率随输入电压的变化情况 (50)
5.2.6 开关频率随输入电压的变化情况 (51)
结论与展望 (53)
参考文献 (55)
攻读硕士学位期间取得的学术成果 (55)
致谢 (60)
VI
第一章绪论
第一章绪论
近些年，随着半导体技术的快速发展以及人们对绿色节能的大力倡导，LED由于具有节能、环保、寿命长等优点，已逐渐走进人们的
视线，成为最具发展前景的新一代照明光源[1-4]，现已被普遍应用于汽车照明、景观照明、建筑照明等领域。

LED照明技术的普及，有力地带动了LED驱动市场的快速发展。

本章首先介绍了LED照明广大的应用市场，在此基础上，分析了LED驱动电路研究的必要性，并讨论了现阶段LED驱动技术的国内外研究现状及发展趋势，最后给出了本论文所做的主要工作。

1.1 选题背景与研究意义
随着全球经济的快速发展，气温变暖、能源缺乏已成为当今社会面临的重要问题，创建节约型以及环境友好型社会成了我国又一新的发展观。

顺应时代的发展趋势，LED 照明技术应运而生，因其具有节能、环保的显著优点，现已渗透到我们日常生活的各个领域，被称为最有发展前景的新光源，相信不久之后必将成为照明领域的新主力。

LED即发光二极管[5]，本质相当于一个PN结，给其两端外加正向偏压时，PN结内的载流子会发生复合现象，多余的能量会以光子的形式释放出，从而产生可见光。

第一个具有现代意义的LED灯由半导体砷化镓制成，虽然它仅能发出不可见的红外光，但开辟了电致发光的新时代，被迅速地应用于感应与光电领域。

世界上第一只LED灯是在1962年由GE公司做出来的，当时只是作为照明手表的附件使用。

之后随着半导体器件工艺水平的不断成熟以及对GaN等新材料的研究，极大地推动了LED灯的快速发展。

1993年，高亮度的红、黄色LED已批量生产，相继在1995年，又出现了蓝、绿色LED，成为了其发展史的又一个重大突破。

1996年白光LED灯的出现迎来了发展史上的最高峰，大大推动了LED 照明的推广使用。

经过半个多世纪的发展，LED照明技术已逐渐成熟起来，小到体育场馆、广场等背光LED显示屏[6-7]的使用，大到室内以及景区的各种照明设施[8-9]，LED照明产品已随处可见。

如今受环境以及能源问题的影响，在照明这一领域，中国等好几个国家已发出禁止使用白炽灯的政策，并安排相关的补助政策来支持LED照明技术的发展，为LED
1。