學位論文原創性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經發表或撰寫的成果作品。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。作者簽名：年月日學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解學校有關保障、使用學位論文的規定，同意學校保留并向有關學位論文管理部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權省級優秀學士學位論文評選機構將本學位論文的全部或部分內容編入有關數據庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。本學位論文屬于1、保密，在_年解密后適用本授權書。2、不保密。（請在以上相應方框內打“”）作者簽名：年月日導師簽名：年月日目錄摘要：.（1）關鍵詞：.（1）前言.（2）1LED的原理、結構及特性.（3）1.1LED的發光原理.（3）1.2LED的基本結構.（3）1.3LED的電氣特性.（3）1.4LED的關鍵參數.（5）2電容降壓式LED驅動電路研究.（6）2.1電容降壓原理.（6）2.2電容降壓LED驅動電路的組成.（6）2.3電容降壓電路的PSPICE建模分析.（7）3輸出功率為60W的LED驅動電路設計.（10）3.1驅動電路結構概述.（10）3.2輸入EMI濾波器設計.（10）3.3輸入整流濾波電路設計.（11）3.4高頻變壓器設計.（12）3.4.1變壓器指標參數.（12）3.4.2確定磁芯型號尺寸.（12）3.4.3計算初級次級繞組匝數.（12）3.4.4漆包線線徑確定.（13）3.4.5變壓器示意圖及配置參數.（13）3.5PWM控制電路設計.（13）3.5.1CR6850芯片簡介.（13）3.5.2CR6850啟動模式及啟動時間.（14）3.5.3相應工作模式和定義電流波形參數KP.（16）3.5.4啟動電阻Rin上最大損耗.（16）3.5.5正常工作頻率.（17）3.5.6FB腳輸入端.（17）3.5.7異常保護功能.（18）3.5.8PWM控制電路原理圖.（18）3.6反饋電路設計.（18）3.7輸出整流管及電容的選擇.（21）3.8樣機制作及實驗結果.（22）4總結.（24）致謝.（25）參考文獻.（25）附錄.（26）1經濟型LED節能燈驅動電路的設計學生：田海青指導老師：羅志會三峽大學理學院摘要：隨著全球能源緊缺、環境惡化，人們對健康、環保、節能的要求日益提高。在照明領域白熾燈正在逐步被淘汰，LED（發光二極管）由于環保，壽命長，節能等優點已經成為照明領域的研究熱點，顯示出極大的潛力和良好的前景。理論上LED的壽命可以達到10萬小時以上，目前LED節能燈技術已經基本成熟，但是居高不下的電源成本使LED在照明領域的推廣受到極大限制。本文主要通過對LED光電特性，節能燈驅動原理進行研究，運用開關電源知識，設計一個恒流的LED節能燈驅動電源。選擇高性價比的解決方案開發出適用于經濟型LED節能燈的驅動電源，以達到設計要求。本文第一部分將對LED的發光機理以及光電特性參數進行了介紹；第二部分將對阻容式降壓驅動電路進行Pspice建模分析；第三部分運用開關電源技術，設計了輸出功率為60W的LED節能燈驅動電路。這部分對驅動電路各功能模塊進行了詳細的分析，最后對所設計電路進行了實驗驗證。論文最后對設計的驅動電路存在的不足進行了分析，并對LED驅動技術的未來發展做出了展望。Abstract：Thedemandsforhealth,environmentalprotectionandenergy-efficiencyhavebeenincreasedasaresultoftheshortageofglobalenergyandtheenvironmentaldegradation.Theincandescentlambisgraduallybeingeliminatedinthelightingarea,whileLED(lightemittingdiode)withitsadvantagessuchasenvironmentalprotection,longlife,energy-efficiencyhasbecomeahotresearchtopicinthelightingfield,showinggreatpotentialandgoodprospects.Theoretically,thelifeofLEDcanbeupto100thousandhours.Thetechnologyoftheenergy-efficientLEDlampismaturedbasically,butthepromotionofLEDwasextremelyrestrictedduetothehighcostofpowerinthelightingarea.ThispaperdesignsaconstantcurrentdrivingpowerforLEDenergy-savinglampsbystudyingtheLEDopticalandelectricalpropertiesandthedrivingprincipleofenergy-efficentlampsandwiththeknowledgeofswitchingpower.Thedrivingpowerfortheeconomicenergy-savingLEDlampcanbedevelopedwithcost-effectivesolutionstomeetthedesignrequirements.ThefirstpartintroducestheluminescencemechanismandtheparametersofphotoelectriccharacteristicsforLED,thesecondpartwilldoPspicemodelingforandanalyzetheRCBuckdrivecircuit,thethirdpartdesignesthedrivecircuitforLEDenergy-savinglampwiththeoutputpowerof60Wbytheswitchingpowertechnology.Thispartanalyzesthefunctionalmodulesofthedrivecircuitindetailandfinallyverifiesthedesignedcircuitbyexperiments.Atlast,thepaperanalyzestheshortcomingsofthedesigneddrivecircuit,andmakestheforecastforthedevelopmentoftheLEDdrivetechnologyinfuture.關鍵詞：LED節能燈，開關電源，恒流驅動keywords：LEDlamp,SwitchingPowerSupply,Constantcurrentdrive2前言以電力電子學為核心的電源技術與上世紀60年代開始發展。能源危機，溫室效應以及生態環境惡化等問題越來越多的引起人類的注意，節能環保已經成為共識。在照明領域人們積極尋找新的替代光源。半導體照明于上世紀末開始發展。LED（發光二極管）由于其環保，節能，發光效率高，壽命長等優點已成為照明領域的研究熱點。因其與傳統光源相比具有理論和現實的優越性1，受到廣大工程師的青睞，它的出現將照明行業帶入了一個全新的技術領域，同時也為節能照明提供了更多的解決方案。這將是人類歷史上繼白熾燈，熒光燈之后新的照明革命。2011年，國際兩大LED巨頭歐司朗與Cree公司簽署了一項全球性的LED專利交叉許可協議，涵蓋的專利技術包括雙方的藍光LED芯片技術、白光LED和螢光粉技術、封裝、LED燈具與燈以及LED照明控制系統。這種專利授權所造成的專利壁壘，積極的影響大過于消極的影響，因為這將促進中國LED企業投入更多的資金和精力進行技術的研發。LED照明具有較多優勢，必將成為未來照明市場的主流。由于LED照明的巨大發展空間，Melexis、lnfinton(英飛凌)、LienearTechnology(凌力爾特)、SupenexInc、AnalogDevices(ADI)、通嘉科技(Leadtrend)、安茂微電子(AME)，等國際知名IC公司先后推出了LED照明專用驅動IC，極大地推動了LED照明驅動電源的發展?？傮w來看，國內LED照明產業仍處于起步階段。但是在國家相關政策的推動下，國內半導體照明發展迅猛?？萍疾扛泵貢L、國家半導體照明工程領導小組組長李健說：“我國發展半導體照明產業有巨大機遇。”他認為，中國有的優勢：一是中國擁有巨大的照明工業和照明市場，這使照明工業在我國有著巨大的發展空間；二是我國已具備一定技術和產業基礎，通過“863”等科技計劃的支持，我國已初步形成比較完整的產業鏈。雖然LED照明具有較多優勢，但也有其自身的不足。LED沒有紅外及紫外輻射，其耗能除了轉換成光能，其余全部以熱能釋放，所以對于其配套設施的散熱要求較高；LED照明成本極高，雖然它壽命長的優勢可以彌補這一劣勢，但是從總體上來看其成本還是比其他光源高；目前驅動電源轉換效率和恒流精度還不高；電源壽命與LED壽命的不匹配，驅動電源中由于電解電容等一些元件的影響，實際壽命不足20000小時，從而使LED節能燈的壽命大大減小。LED驅動電源市場火熱，技術水平良莠不齊，隨著LED照明產業的發展，相關技術規范，標準相繼出臺，這將對LED照明產業的發展起到積極地推動作用。LED驅動電源的發展必須克服轉換效率低，電源壽命不匹配，恒流精度不高以及散熱等不足，同時在電源設計中要兼顧成本控制，選擇性價比高的驅動方案。未來的LED驅動電路必將向體積小、轉換效率高、壽命長、散熱性好、穩定輸出的方向發展。目前LED節能燈技術日趨成熟，但是居高不下的電源成本，使LED照明的發展受到限制。要推進LED照明發展，必須大力發展其配套設施，其中驅動電源是最主要的。所以開發適用于經濟型LED節能燈的驅動電路具有極大現實意義。31LED的原理、結構及特性1.1LED的發光原理LED是利用半導體PN結或類似結構把電能轉換成光能的器件2。LED的芯片是由-族化合物，如GaAs（砷化鎵）、GaP（磷化鎵）、GaAsP（磷砷化鎵）等半導體制備而成的，PN結是其核心部分。因此它具有一般PN結的特性，即正向導通，反向截止、擊穿特性。當PN結外加一個正向偏置電壓，即電源正極接P型材料，電源負極接N型材料，PN結勢壘降低，電子、空穴移動，N區得電子進入P區，P區的空穴注入N區，從而PN結的平衡狀態被打破，空穴和電子在PN結出相遇并發生復合，將多余的能量以光能的形式釋放出來，這就是電致發光現象，這也就是LED發光的基本原理。如圖1-1所示3。圖1-1LED發光原理圖1.2LED的基本結構LED主要由芯片、電極和光學系統組成。其基本結構是將半導體芯片固定在導電、導熱的帶有兩根引線的金屬支架上面，有反射杯（或反光碗）的一極為陰極，另一根為陽極。四周用環氧樹脂密封，可以起到保護芯片的作用，同時可以起透鏡（聚光）的作用。傳統LED（子彈頭型LED）的基本結構如圖1-2所示4。圖1-2LED的基本結構1.3LED的電氣特性LED是一種發光二極管，除了具備發光特性，還具備一般PN結結型器件的特性。4（1）LED的V-I特性LED的V-I特性是表征芯片PN結特性的關鍵參數，它是指流過PN結的電流隨PN結兩端所施加電壓的變化關系。具有非線性、單向導電性，即當外加正偏置電壓時表現為低阻態，反之為高阻態。LED的伏安特性曲線如圖1-3所示。圖1-3LED的V-I特性曲線下面對LED的各個工作區進行簡單介紹：（1）正向死區：（圖oa或oa段）a點對應的電壓Va為開啟電壓，當VVa，外加電場不能克服因載流子擴散而形成勢壘電場，此時阻值很大；對于不同芯片材料的LED其開啟電壓值不同，GaAs為1V，紅色GaAsP為1.2V，GaP為1.8V，GaN為2.5V。（2）正向工作區：電流IF與外加電壓呈如下指數關系：/1qVFKTFSIIe1-1其中IS為反向飽和電流。V0時，VVF的正向工作區IF隨VF指數上升：/qVFKTFSIIe1-2（3）反向死區：V0時PN結加反偏壓V=-VR時，反向漏電流IR（V=-5V）時，GaP為0V，GaN為10uA。（4）反向擊穿區V-VR，VR稱為反向擊穿電壓；VR電壓對應IR為反向漏電流。當反向電壓一直增加使V-VR時，則出現IR突然增加而出現擊穿現象。由于所用化合物材料種類不同，各種LED的反向擊穿電壓VR也不同。（2）LED的C-V特性LED的電容一般包括PN結結電容和內引線分布電容等在內的總電容，其中PN結結電容居支配地位3。LED的芯片有很多種規格，PN結面積大小不相同，使其結電容（零偏壓）Cn+pf左右。LED的C-V特性呈二次函數關系，如下圖1-4所示。5圖1-4LED的C-V特性曲線（3）允許功耗LED的實際功耗是指工作電流和正向電壓降的乘積，即P=UFIF。LED工作時會釋放熱量，使結溫升高。若結溫為Tj、外部環境溫度為Ta，則當TjTa時，內部熱量借助支架向外傳熱，散逸熱量（功率），可表示為P=KT（TjTa）。為了使LED安全工作必須使實際功耗在最大允許功率耗散值之內。（4）響應時間響應時間是指輸入正向電流后LED的發光和熄滅時間，是標志LED反應速度的一個重要參數。如圖1-5是LED的響應時間特性圖。其中點亮時間tr是指通電后亮度