LED恒流驱动电源架构

LED恒流驱动电源架构

编号密级 :

毕业设计论文

课题名称 : LED恒流驱动电源的设计

年级专业 :

姓名 :

: 指导教员

二009年6月

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指导教员评语

指导教员:,签字,

年月日

2

毕业答辩小组评语:

成绩评定:

答辩小组组长:,签字,

组员:

3

年月日

摘要

LED具有高效、长寿命、低功耗、安全等优点,已被广泛应用于城市景观装饰、交通车站和商业广告等公众设施.近年来,随着单晶单管LED的输出功率、发光效率以及高功率封装技术的不断发展,使LED作为一般照明具有广泛的应用前景.然

而,LED的输出光流明数和波长同PN结的温度以及电流密切相关.常规的驱动电路,恒流效果差,温度漂移特性差,输入电压范围窄等缺点,将引起LED的提前老化,不能达到LED长寿命的特点等.本设计中的研究方向是改变上述电路的缺点,达到高效率,低成本,真正达到恒流效果. 以达到实际工业生产中的要求。

文中重点阐述了电路的反馈系统以及电路中应用元件的简介及选择,并对开关

电源的分类和功能进行了简单说明, 最后还对本次设计的优缺点及展望作了描述。

关键词:LED 开关电源反馈系统恒流

目录

第一章引言

1(1本课题研究的目的

1(2设计LED开关电源时应该注意参数

1(3LED驱动电源的分类及特性

第二章设计中元件简介

2.1 NCP1200简介

2.2 PC817简介

2.3 LM358简介

2.4 周边元器件选择

第三章设计方案

3.1 电路原理

3.2 电路要求

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3.3案一不隔离型直接反馈电路

3.4 方案二不隔离型晶体管反馈电路

3.5 方案三不隔离型运放反馈电路

3.6 方案四不隔离型光耦直接反馈电路

第四章实验中问题及处理方法

第五章实验总结

第一章引言

1(1本课题研究的目的

LED驱动电源成为LED工程亮化一个软肋

LED驱动电源贯穿整个LED产业链的发展，可以比喻为保持LED产业顺利发展的血液，缺少了LED电源环节，上中下游的发展将短路、缓慢，无法实现高速的飞跃，因此，在中国LED产业链的逐步成熟的今日，掌握了先进可靠的LED驱动，将快速的抢占市场，从而迅速的实现LED的产业化。

LED灯珠芯片没有问题，但是电源提前损坏了，虽然LED灯本身还是好的，但是展示在客户面前就是你的灯不行，灯坏了，不能用。所以，电源还是一个比较困惑的问题。”

LED驱动电路应该解决的问题:

1.封装环节中的LED灯珠静电保护和开路保护难题;

研发的具有静电保护功能的器件，使得LED能够防止静电，同时避免因其中一颗损坏(开路)而引起整个灯串不亮的情况。

2.高压交流输入提供恒流源;

为LED提供最佳的恒流源驱动，保持其处于最佳的工作状态;为实现LED的普及和应用提供了可靠的基础。

3.工程应用中的电源方案;

由于天气的差异、各地电压的差异，LED的工作环境的不同，实际工程中的设计和应用的种种特殊指标和要求。

1(,设计LED开关电源时应该注意参数

LED 开关稳压电源(以下简称LED开关电源)问世后,在很多领域逐步取代了线性稳压电源和晶闸管相控电源.早期出现的是串联型LED开关电源,其主电路拓扑与线性电源相仿,但功率晶体管工作于开关状态.随着脉宽调制(PWM) 技术的发展,PWM-LED开关电源问世,它的特点是用20kHz的载波进行脉冲

宽度调制,LED开关电源的效率可达65%~70%,而线性电源的效率只有

30%~40%.因此,用工作频率为20 kHz的PWM-LED开关电源替代线性电源,

可大幅度节约能源,从而引起了人们的广泛关注,在LED开关电源技术发展史上被誉为20kHz革命.随着超大规模集成(ultra-large-scale-integrated-ULSI)芯

片尺寸的不断减小,LED开关电源的尺寸与微处理器相比要大得多;而路灯

LED开关电源、大功率LED开关电源、军用LED开关电源以及用电池的便

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携式电子设备(如手提计算机、移动电话等)更需要小型化、轻量化的 LED开关电源.因此,对LED开关电源提出了小型轻量要求,包括磁性元件和电容的体积重量也要小.此外,还要求LED开关电源效率要更高,性能更好,可靠性更高等.这一切高新要求便促进了LED开关电源的不断发展和进步.

设计LED开关电源时应该注意参数:

1:LED开关电源功率密度

提高开关电源的功率密度,使之小型化、轻量化,是人们不断追求的目标.这对便携式电子设备(如移动电话,数字相机等)尤为重要.使开关电源小型化的具体办法有以下几种.

一是高频化.为了实现电源高功率密度,必须提高PWM变换器的工作频率、从而减小电路中储能元件的体积重量.

二是应用压电变压器.应用压电变压器可使高频功率变换器实现轻、小、薄和高功率密度.压电变压器利用压电陶瓷材料特有的“电压-振动”变换和“振动-电压”变换的性质传送能量,其等效电路如同一个串并联谐振电路,是功率变换领域的研究热点之一.

三是采用新型电容器.为了减小电力电子设备的体积和重量,须设法改进电容器的性能,提高能量密度,并研究开发适合于电力电子及电源系统用的新型电容器,要求电容量大、等效串联电阻(ESR)小、体积小等.

2:LED开关电源中高频磁性元件的选择

LED开关电源系统中应用大量磁元件,高频磁元件的材料、结构和性能都不同于工频磁元件,有许多问题需要研究.对高频磁元件所用的磁性材料,要求其损耗小、散热性能好、磁性能优越.适用于兆赫级频率的磁性材料为人们所关注,纳米结晶软磁材料也已开发应用.

3:LED开关电源中高频化以后软开关技术的应用

LED开关电源高频化以后,为了提高LED开关电源的效率,必须开发和应用软开关技术.它是过去几十年国际电源界的一个研究热点.

PWM-LED开关电源按硬开关模式工作(开/关过程中电压下降/上升和电流上升/下降波形有交叠),因而开关损耗大.高频化虽可以缩小体积重量,但开关损耗却更大了.为此,必须研究开关电压/电流波形不交叠的技术,即所谓零电压开关(ZVS)/零电流开关(ZCS)技术,或称软开关技术,小功率软LED 开关电源效率可提高到80%~85%.上世纪70年代谐振开关电源奠定了软开关技术的基础.随后新的软开关技术不断涌现,如准谐振(上世纪80年代中)全桥移相ZVS-PWM,恒频ZVS-PWM/ZCS-PWM(上世纪80年代末)ZVS-PWM有源嵌位;ZVT-PWM/ZCT-PWM(上世纪90年代初)全桥移相ZV-ZCS-PWM(上世纪90年代中)等.我国已将最新软开关技术应用于6kW通信电源中,效率达93%.