1、編號(hào) 密 級(jí) ： 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文課題名稱：LED恒流驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì)年級(jí)專(zhuān)業(yè)：姓 名：指導(dǎo)教員：二009年6月 指導(dǎo)教員評(píng)語(yǔ) 指導(dǎo)教員：（簽字）年 月 日 畢業(yè)答辯小組評(píng)語(yǔ)： 成績(jī)?cè)u(píng)定：答辯小組組長(zhǎng)：（簽字）組員：年 月 日摘 要LED具有高效、長(zhǎng)壽命、低功耗、安全等優(yōu)點(diǎn),已被廣泛應(yīng)用于城市景觀裝飾、交通車(chē)站和商業(yè)廣告等公眾設(shè)施.近年來(lái),隨著單晶單管LED的輸出功率、發(fā)光效率以及高功率封裝技術(shù)的不斷發(fā)展,使LED作為一般照明具有廣泛的應(yīng)用前景.然而,LED的輸出光流明數(shù)和波長(zhǎng)同PN結(jié)的溫度以及電流密切相關(guān).常規(guī)的驅(qū)動(dòng)電路,恒流效果差,溫度漂移特性差,輸入電壓范圍窄等缺點(diǎn),將引起LED的提

2、前老化,不能達(dá)到LED長(zhǎng)壽命的特點(diǎn)等.本設(shè)計(jì)中的研究方向是改變上述電路的缺點(diǎn),達(dá)到高效率,低成本,真正達(dá)到恒流效果. 以達(dá)到實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中的要求。文中重點(diǎn)闡述了電路的反饋系統(tǒng)以及電路中應(yīng)用元件的簡(jiǎn)介及選擇,并對(duì)開(kāi)關(guān)電源的分類(lèi)和功能進(jìn)行了簡(jiǎn)單說(shuō)明, 最后還對(duì)本次設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)及展望作了描述。關(guān)鍵詞：LED開(kāi)關(guān)電源反饋系統(tǒng)恒流 目錄第一章 引言11本課題研究的目的12設(shè)計(jì)LED開(kāi)關(guān)電源時(shí)應(yīng)該注意參數(shù)13LED驅(qū)動(dòng)電源的分類(lèi)及特性第二章 設(shè)計(jì)中元件簡(jiǎn)介2.1 NCP1200簡(jiǎn)介2.2 PC817簡(jiǎn)介2.3 LM358簡(jiǎn)介2.4 周邊元器件選擇第三章 設(shè)計(jì)方案3.1 電路原理3.2 電路要求3.3案一

3、不隔離型直接反饋電路3.4 方案二 不隔離型晶體管反饋電路3.5 方案三 不隔離型運(yùn)放反饋電路3.6 方案四 不隔離型光耦直接反饋電路第四章 實(shí)驗(yàn)中問(wèn)題及處理方法第五章 實(shí)驗(yàn)總結(jié)第一章引言11本課題研究的目的 LED驅(qū)動(dòng)電源成為L(zhǎng)ED工程亮化一個(gè)軟肋 LED驅(qū)動(dòng)電源貫穿整個(gè)LED產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，可以比喻為保持LED產(chǎn)業(yè)順利發(fā)展的血液，缺少了LED電源環(huán)節(jié)，上中下游的發(fā)展將短路、緩慢，無(wú)法實(shí)現(xiàn)高速的飛躍，因此，在中國(guó)LED產(chǎn)業(yè)鏈的逐步成熟的今日，掌握了先進(jìn)可靠的LED驅(qū)動(dòng)，將快速的搶占市場(chǎng)，從而迅速的實(shí)現(xiàn)LED的產(chǎn)業(yè)化。 LED燈珠芯片沒(méi)有問(wèn)題，但是電源提前損壞了，雖然LED燈本身還是好的，但是展

4、示在客戶面前就是你的燈不行，燈壞了，不能用。所以，電源還是一個(gè)比較困惑的問(wèn)題。” LED驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)該解決的問(wèn)題： 1.封裝環(huán)節(jié)中的LED燈珠靜電保護(hù)和開(kāi)路保護(hù)難題； 研發(fā)的具有靜電保護(hù)功能的器件，使得LED能夠防止靜電，同時(shí)避免因其中一顆損壞（開(kāi)路）而引起整個(gè)燈串不亮的情況。 2.高壓交流輸入提供恒流源； 為L(zhǎng)ED提供最佳的恒流源驅(qū)動(dòng)，保持其處于最佳的工作狀態(tài)；為實(shí)現(xiàn)LED的普及和應(yīng)用提供了可靠的基礎(chǔ)。 3.工程應(yīng)用中的電源方案； 由于天氣的差異、各地電壓的差異，LED的工作環(huán)境的不同，實(shí)際工程中的設(shè)計(jì)和應(yīng)用的種種特殊指標(biāo)和要求。 1設(shè)計(jì)LED開(kāi)關(guān)電源時(shí)應(yīng)該注意參數(shù)LED 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源(以下簡(jiǎn)

5、稱LED開(kāi)關(guān)電源)問(wèn)世后,在很多領(lǐng)域逐步取代了線性穩(wěn)壓電源和晶閘管相控電源.早期出現(xiàn)的是串聯(lián)型LED開(kāi)關(guān)電源,其主電路拓?fù)渑c線性電源相仿,但功率晶體管工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài).隨著脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)的發(fā)展,PWM-LED開(kāi)關(guān)電源問(wèn)世,它的特點(diǎn)是用20kHz的載波進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制,LED開(kāi)關(guān)電源的效率可達(dá)65%70%,而線性電源的效率只有30%40%.因此,用工作頻率為20 kHz的PWM-LED開(kāi)關(guān)電源替代線性電源,可大幅度節(jié)約能源,從而引起了人們的廣泛關(guān)注,在LED開(kāi)關(guān)電源技術(shù)發(fā)展史上被譽(yù)為20kHz革命.隨著超大規(guī)模集成(ultra-large-scale-integrated-ULSI)芯片尺

6、寸的不斷減小,LED開(kāi)關(guān)電源的尺寸與微處理器相比要大得多;而路燈LED開(kāi)關(guān)電源、大功率LED開(kāi)關(guān)電源、軍用LED開(kāi)關(guān)電源以及用電池的便攜式電子設(shè)備(如手提計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話等)更需要小型化、輕量化的 LED開(kāi)關(guān)電源.因此,對(duì)LED開(kāi)關(guān)電源提出了小型輕量要求,包括磁性元件和電容的體積重量也要小.此外,還要求LED開(kāi)關(guān)電源效率要更高,性能更好,可靠性更高等.這一切高新要求便促進(jìn)了LED開(kāi)關(guān)電源的不斷發(fā)展和進(jìn)步. 設(shè)計(jì)LED開(kāi)關(guān)電源時(shí)應(yīng)該注意參數(shù): 1:LED開(kāi)關(guān)電源功率密度 提高開(kāi)關(guān)電源的功率密度,使之小型化、輕量化,是人們不斷追求的目標(biāo).這對(duì)便攜式電子設(shè)備(如移動(dòng)電話,數(shù)字相機(jī)等)尤為重要.使開(kāi)關(guān)

7、電源小型化的具體辦法有以下幾種. 一是高頻化.為了實(shí)現(xiàn)電源高功率密度,必須提高PWM變換器的工作頻率、從而減小電路中儲(chǔ)能元件的體積重量. 二是應(yīng)用壓電變壓器.應(yīng)用壓電變壓器可使高頻功率變換器實(shí)現(xiàn)輕、小、薄和高功率密度.壓電變壓器利用壓電陶瓷材料特有的“電壓-振動(dòng)”變換和“振動(dòng)-電壓”變換的性質(zhì)傳送能量,其等效電路如同一個(gè)串并聯(lián)諧振電路,是功率變換領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一. 三是采用新型電容器.為了減小電力電子設(shè)備的體積和重量,須設(shè)法改進(jìn)電容器的性能,提高能量密度,并研究開(kāi)發(fā)適合于電力電子及電源系統(tǒng)用的新型電容器,要求電容量大、等效串聯(lián)電阻(ESR)小、體積小等. 2:LED開(kāi)關(guān)電源中高頻磁性元件的選

8、擇 LED開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)中應(yīng)用大量磁元件,高頻磁元件的材料、結(jié)構(gòu)和性能都不同于工頻磁元件,有許多問(wèn)題需要研究.對(duì)高頻磁元件所用的磁性材料,要求其損耗小、散熱性能好、磁性能優(yōu)越.適用于兆赫級(jí)頻率的磁性材料為人們所關(guān)注,納米結(jié)晶軟磁材料也已開(kāi)發(fā)應(yīng)用. 3:LED開(kāi)關(guān)電源中高頻化以后軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的應(yīng)用 LED開(kāi)關(guān)電源高頻化以后,為了提高LED開(kāi)關(guān)電源的效率,必須開(kāi)發(fā)和應(yīng)用軟開(kāi)關(guān)技術(shù).它是過(guò)去幾十年國(guó)際電源界的一個(gè)研究熱點(diǎn). PWM-LED開(kāi)關(guān)電源按硬開(kāi)關(guān)模式工作(開(kāi)/關(guān)過(guò)程中電壓下降/上升和電流上升/下降波形有交疊),因而開(kāi)關(guān)損耗大.高頻化雖可以縮小體積重量,但開(kāi)關(guān)損耗卻更大了.為此,必須研究開(kāi)關(guān)電壓/

9、電流波形不交疊的技術(shù),即所謂零電壓開(kāi)關(guān)(ZVS)/零電流開(kāi)關(guān)(ZCS)技術(shù),或稱軟開(kāi)關(guān)技術(shù),小功率軟LED 開(kāi)關(guān)電源效率可提高到80%85%.上世紀(jì)70年代諧振開(kāi)關(guān)電源奠定了軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ).隨后新的軟開(kāi)關(guān)技術(shù)不斷涌現(xiàn),如準(zhǔn)諧振(上世紀(jì)80年代中)全橋移相ZVS-PWM,恒頻ZVS-PWM/ZCS-PWM(上世紀(jì)80年代末)ZVS-PWM有源嵌位;ZVT-PWM/ZCT-PWM(上世紀(jì)90年代初)全橋移相ZV-ZCS-PWM(上世紀(jì)90年代中)等.我國(guó)已將最新軟開(kāi)關(guān)技術(shù)應(yīng)用于6kW通信電源中,效率達(dá)93%. 4:LED開(kāi)關(guān)電源中使用同步整流技術(shù) LED開(kāi)關(guān)電源中使用同步整流技術(shù),相對(duì)于低電壓、

10、大電流輸出的軟開(kāi)關(guān)變換器,可進(jìn)一步提高其效率的措施是設(shè)法降低開(kāi)關(guān)的通態(tài)損耗.例如同步整流(SR) 技術(shù),即以功率MOS管反接作為整流用開(kāi)關(guān)二極管,代替蕭特基二極管(SBD),可降低管壓降,從而提高LED開(kāi)關(guān)電源電路效率. 5:LED開(kāi)關(guān)電源中功率因數(shù)校正(PFC)變換器應(yīng)用 6:LED開(kāi)關(guān)電源的全數(shù)字化控制 LED開(kāi)關(guān)電源的控制已經(jīng)由模擬控制,模數(shù)混合控制,進(jìn)入到全數(shù)字控制階段.全數(shù)字控制是發(fā)展趨勢(shì),已經(jīng)在許多功率變換設(shè)備中得到應(yīng)用. 全數(shù)字控制的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)字信號(hào)與混合模數(shù)信號(hào)相比可以標(biāo)定更小的量,芯片價(jià)格也更低廉;對(duì)電流檢測(cè)誤差可以進(jìn)行精確的數(shù)字校正,電壓檢測(cè)也更精確;可以實(shí)現(xiàn)快速,靈活的控制

11、設(shè)計(jì). 7:LED開(kāi)關(guān)電源電磁兼容性 LED開(kāi)關(guān)電源電磁兼容性:高頻LED開(kāi)關(guān)電源的電磁兼容(EMC)問(wèn)題有其特殊性.功率半導(dǎo)體器件在開(kāi)關(guān)過(guò)程中所產(chǎn)生的di/dt和dv/dt,將引起強(qiáng)大的傳導(dǎo)電磁干擾和諧波干擾,以及強(qiáng)電磁場(chǎng)(通常是近場(chǎng))輻射.不但嚴(yán)重污染周?chē)姶怒h(huán)境,對(duì)附近的電氣設(shè)備造成電磁干擾,還可能危及附近操作人員的安全.同時(shí),電力電子電路(如開(kāi)關(guān)變換器)內(nèi)部的控制電路也必須能承受開(kāi)關(guān)動(dòng)作產(chǎn)生的EMI及應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)電磁噪聲的干擾.上述特殊性,再加上EMI測(cè)量上的具體困難,在電力電子的電磁兼容領(lǐng)域里,存在著許多交叉學(xué)科的前沿課題有待人們研究. 8:LED開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)和測(cè)試技術(shù) LED開(kāi)關(guān)電源系

12、統(tǒng)的CAD,包括主電路和控制電路設(shè)計(jì)、器件選擇、參數(shù)最優(yōu)化、磁設(shè)計(jì)、熱設(shè)計(jì)、EMI設(shè)計(jì)和印制電路板設(shè)計(jì)、可靠性預(yù)估、計(jì)算機(jī)輔助綜合和優(yōu)化設(shè)計(jì)等.用基于仿真的專(zhuān)家系統(tǒng)進(jìn)行LED開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的CAD,可使所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)性能最優(yōu),減少設(shè)計(jì)制造費(fèi)用,并能做可制造性分析,是21世紀(jì)仿真和CAD技術(shù)的發(fā)展方向之一.此外,LED開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的熱測(cè)試、EMI測(cè)試、可靠性測(cè)試等技術(shù)的開(kāi)發(fā)、研究與應(yīng)用也是應(yīng)大力發(fā)展的. 9:LED開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)集成技術(shù) LED開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)集成技術(shù):LED電源設(shè)備的制造特點(diǎn)是非標(biāo)準(zhǔn)件多、勞動(dòng)強(qiáng)度大、設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、成本高、可靠性低等,而用戶要求制造廠生產(chǎn)的LED開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品更加實(shí)用、可靠性

13、更高、更輕小、成本更低.這些情況使LED開(kāi)關(guān)電源制造廠家承受巨大壓力,迫切需要開(kāi)展集成LED開(kāi)關(guān)電源模塊的研究開(kāi)發(fā),使 LED開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、可制造性、規(guī)模生產(chǎn)、降低成本等目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn). 實(shí)際上,在LED開(kāi)關(guān)電源集成技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程中,已經(jīng)經(jīng)歷了電力半導(dǎo)體器件模塊化,功率與控制電路的集成化,集成無(wú)源元件(包括磁集成技術(shù))等發(fā)展階段.近年來(lái)的發(fā)展方向是將小功率LED開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)集成在一個(gè)芯片上,可以使LED開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品更為緊湊,體積更小,也減小了引線長(zhǎng)度,從而減小了寄生參數(shù).在此基礎(chǔ)上,可以實(shí)現(xiàn)一體化,所有元器件連同控制保護(hù)集成在一個(gè)模塊中. 上世紀(jì)90年代,隨著大規(guī)模分布電源系統(tǒng)的

14、發(fā)展,一體化的設(shè)計(jì)觀念被推廣到更大容量、更高電壓的電源系統(tǒng)集成,提高了集成度,出現(xiàn)了集成電力電子模塊(IPEM).IPEM將功率器件與電路、控制以及檢測(cè)、執(zhí)行等單元集成封裝,得到標(biāo)準(zhǔn)的,可制造的模塊,既可用于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),也可用于專(zhuān)用、特殊設(shè)計(jì).優(yōu)點(diǎn)是可快速高效為用戶提供產(chǎn)品,顯著降低成本,提高可靠性.13LED驅(qū)動(dòng)電源的分類(lèi)及特性 1、按驅(qū)動(dòng)方式可分為兩大類(lèi)： （1）恒流式: a、 恒流驅(qū)動(dòng)電路輸出的電流是恒定的，而輸出的直流電壓卻隨著負(fù)載阻值的大小不同在一定范圍內(nèi)變化，負(fù)載阻值小，輸出電壓就低，負(fù)載阻值越大，輸出電壓也就越高； b、 恒流電路不怕負(fù)載短路，但嚴(yán)禁負(fù)載完全開(kāi)路。 c、 恒流驅(qū)動(dòng)電

15、路驅(qū)動(dòng)LED是較為理想的，但相對(duì)而言價(jià)格較高。 d、 應(yīng)注意所使用最大承受電流及電壓值，它限制了LED的使用數(shù)量； （2）穩(wěn)壓式： a、 當(dāng)穩(wěn)壓電路中的各項(xiàng)參數(shù)確定以后，輸出的電壓是固定的，而輸出的電流卻隨著負(fù)載的增減而變化； b、 穩(wěn)壓電路不怕負(fù)載開(kāi)路，但嚴(yán)禁負(fù)載完全短路。 c、 以穩(wěn)壓驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)LED，每串需要加上合適的電阻方可使每串LED顯示亮度平均；d、 亮度會(huì)受整流而來(lái)的電壓變化影響。 2、按電路結(jié)構(gòu)方式分類(lèi) （1）電阻、電容降壓方式：通過(guò)電容降壓，在閃動(dòng)使用時(shí)，由于充放電的作用，通過(guò)LED的瞬間電流極大，容易損壞芯片。易受電網(wǎng)電壓波動(dòng)的影響，電源效率低、可靠性低。 （2）電阻降壓

16、方式：通過(guò)電阻降壓，受電網(wǎng)電壓變化的干擾較大，不容易做成穩(wěn)壓電源，降壓電阻要消耗很大部分的能量，所以這種供電方式電源效率很低，而且系統(tǒng)的可靠也較低。 （3）常規(guī)變壓器降壓方式：電源體積小、重量偏重、電源效率也很低、一般只有45%60%，所以一般很少用，可靠性不高。 （4）電子變壓器降壓方式：電源效率較低，電壓范圍也不寬，一般180240V，波紋干擾大。 （5）RCC降壓方式開(kāi)關(guān)電源：穩(wěn)壓范圍比較寬、電源效率比較高，一般可以做到70%80%，應(yīng)用也較廣。由于這種控制方式的振蕩頻率是不連續(xù)，開(kāi)關(guān)頻率不容易控制，負(fù)載電壓波紋系數(shù)也比較大，異常負(fù)載適應(yīng)性差。（6）PWM控制方式開(kāi)關(guān)電源：主要由四部分組

17、成，輸入整流濾波部分、輸出整流濾波部分、PWM穩(wěn)壓控制部分、開(kāi)關(guān)能量轉(zhuǎn)換部分。PWM開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓的基本工作原理就是在輸入電壓、內(nèi)部參數(shù)及外接負(fù)載變化的情況下，控制電路通過(guò)被控制信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)的差值進(jìn)行閉環(huán)反饋，調(diào)節(jié)主電路開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通的脈沖寬度，使得開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓或電流穩(wěn)定（即相應(yīng)穩(wěn)壓電源或恒流電源）。電源效率極高，一般可以做到80%90%，輸出電壓、電流穩(wěn)定。一般這種電路都有完善的保護(hù)措施，屬高可靠性電源。3、按LED應(yīng)用范圍可分為路燈用LED開(kāi)關(guān)電源,庭院燈用LED開(kāi)關(guān)電源,草坪燈LED開(kāi)關(guān)電源,水底燈防水LED開(kāi)關(guān)電源,廣告燈防水LED開(kāi)關(guān)電源等4、按外觀分類(lèi)又有:LED防水電源,裸板LE

18、D開(kāi)關(guān)電源,有殼但不防水LED開(kāi)關(guān)電源,主要視LED開(kāi)關(guān)電源使用環(huán)境選擇第二章 設(shè)計(jì)中元件簡(jiǎn)介2.1 NCP1200簡(jiǎn)介NCP各引腳功能如下圖NCP的基本技術(shù)參數(shù)如下圖2.1 PC817簡(jiǎn)介2.3 LM358簡(jiǎn)介L(zhǎng)M358內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器， 適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工 作條件下，電源電流與電源電壓無(wú)關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益 模組,音頻放大器、工業(yè)控制、DC增益部件和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場(chǎng)合。 LM358的封裝形式有塑封8引線雙列直插式和貼片式。 特性(Features)： 內(nèi)

19、部頻率補(bǔ)償。 直流電壓增益高(約100dB) 。 單位增益頻帶寬(約1MHz) 。 電源電壓范圍寬：?jiǎn)坞娫?330V)；雙電源(±1.5一±15V) 。 低功耗電流，適合于電池供電。 低輸入偏流。 低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流。 共模輸入電壓范圍寬，包括接地。 差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍。 輸出電壓擺幅大（0至Vcc-1.5V) 。 參數(shù)輸入偏置電流45 nA，輸入失調(diào)電流50 nA，輸入失調(diào)電壓2.9mV，輸入共模電壓最大值VCC1.5 V，共模抑制比80dB，電源抑制比100dB DIP塑封引腳圖引腳功能圖如下圓形金屬殼封裝管腳如下LM358內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖2.4

20、周邊元器件選擇電感選擇: 在設(shè)計(jì)LED恒流源時(shí)為保持嚴(yán)格的滯環(huán)電流控制,電感必須足夠大,保證在HO,ON 期間,能向負(fù)載供應(yīng)能量,避免負(fù)載電流顯著下降,導(dǎo)致平均電流跌到期望值以下. 首先,我們來(lái)看一下電感的影響,假設(shè)沒(méi)有輸出電容(COUT)的存在,這樣負(fù)載電流和電感電流完全一致,能更清楚地說(shuō)明電感的影響.下圖給出了在輸入電壓的變化范圍內(nèi),電感值對(duì)頻率的影響.可以看出,輸入電壓對(duì)頻率的影響很大,電感值在輸入低電壓時(shí)對(duì)降低頻率有很大影響.(注:您的不一定是和參考圖完全一樣,我在此只是說(shuō)明問(wèn)題) 上圖是不同電感值下的頻率響應(yīng).下圖說(shuō)明了電感減小時(shí),在輸入電壓的變化范圍內(nèi),負(fù)載電流的變化明顯增大. 下

21、圖給出了頻率根據(jù)不同的輸出電壓和不同的電感值的變化曲線. 下圖, 說(shuō)明了電感減小時(shí),在輸出電壓的變化范圍內(nèi),負(fù)載電流的波動(dòng)明顯增大. LED的驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生人耳聽(tīng)得見(jiàn)的噪聲(audible noise,或者microphonic noise).通常白光LED驅(qū)動(dòng)器都屬于開(kāi)關(guān)電源器件(buck、boost 、charge pump等),其開(kāi)關(guān)頻率都在1MHz左右,因此在驅(qū)動(dòng)器的典型應(yīng)用中是不會(huì)產(chǎn)生人耳聽(tīng)得見(jiàn)的噪聲.但是當(dāng)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)的時(shí)候,如果PWM信號(hào)的頻率正好落在200Hz到20kHz之間,白光LED驅(qū)動(dòng)器周?chē)碾姼泻洼敵鲭娙菥蜁?huì)產(chǎn)生人耳聽(tīng)得見(jiàn)的噪聲.所以設(shè)計(jì)時(shí)要避免使用20kHz以下低

22、頻段. 我們都知道,一個(gè)低頻的開(kāi)關(guān)信號(hào)作用于普通的繞線電感(wire winding coil),會(huì)使得電感中的線圈之間互相產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng),該機(jī)械振動(dòng)的頻率正好落在上述頻率,電感發(fā)出的噪音就能夠被人耳聽(tīng)見(jiàn).電感產(chǎn)生了一部分噪聲,另一部分來(lái)自輸出電容.   選擇電感感值大小在參考設(shè)計(jì)范圍左右最多的是您的經(jīng)驗(yàn)值,合適的選擇感值主要需要考慮的條件是線路工作在合適的頻率范圍、合適的開(kāi)關(guān)頻率減少M(fèi)OS開(kāi)關(guān)次數(shù),減少mos發(fā)熱量、避免與同PCB線路同頻干擾;選擇合適的電感內(nèi)阻,內(nèi)阻是電感發(fā)熱的主要因數(shù),從而提高線路效率;選擇合適的電流值,有時(shí)體積和成本是制約主要因數(shù),但是還是要大于峰值電

23、流的2倍(通常在65%),就算在板級(jí)空間十分珍貴的情況下也要保證30%預(yù)留空間余量,這樣可以有效的減小內(nèi)阻,減小發(fā)熱量;質(zhì)量不好、繞制松散電感器件也會(huì)有噪聲;未屏蔽的電感在金屬外殼安裝時(shí)會(huì)發(fā)生線路震蕩頻率改變,從而產(chǎn)生噪聲,這時(shí)需要將電感屏蔽;另外,當(dāng)被屏蔽干擾信號(hào)的波長(zhǎng)正好與金屬機(jī)殼的某個(gè)尺寸接近的時(shí)候,金屬機(jī)殼很容易會(huì)變成一個(gè)大諧振腔,即:電磁波會(huì)在金屬機(jī)殼內(nèi)來(lái)回反射,并會(huì)產(chǎn)生互相迭加. 為了獲得最佳的效率,應(yīng)選用鐵氧體磁芯電感器.應(yīng)選擇一個(gè)能夠在不引起飽和的情況下處理必須的峰值電流的電感器,確保該電感銅線低的DCR(銅線電阻).以便減小I2R功耗.切記電感銅線絕緣層耐不了160度或長(zhǎng)時(shí)間

24、高溫溫度環(huán)境,SMT有時(shí)也會(huì)有影響,會(huì)使得電感感值發(fā)生嚴(yán)重變化,要仔細(xì)了解供應(yīng)商產(chǎn)品溫度忍耐限度要求.輸出電容器件選擇: 增加輸出電容(COUT),從本質(zhì)上來(lái)說(shuō),是增加了輸出級(jí)所能儲(chǔ)存的能量,也就意味著能供應(yīng)電流的時(shí)間加長(zhǎng)了.因此通過(guò)減慢負(fù)載的di/dt 瞬變,頻率顯著減小.有了輸出電容(COUT)之后,電感的電流將不再和負(fù)載上看到的電流保持一致.電感電流仍將是完美的三角形的形狀,負(fù)載電流有相同的趨勢(shì),只不過(guò)所有尖銳的拐角都變得圓滑了,所有的峰值明顯減小,如下圖所示. 輸入電容器的選擇: 1A    20V IN5819   

25、;   1A    40V CMSH1-60M   1A    60V CMSH1-100M  1A    100V BYV26A      1.5A  200V BYV26B      1.5A  400V BYV26C  &#

26、160;   1.5A  600V BYV26D      1.5A  800V B220        2A    20V B240        2A    40V B2100    &

27、#160;  2A    100V B320        3A    20V UPS340      3A    40V SBM430      3A    40V 8ETU04    &

28、#160; 8A    400V1A電流會(huì)考慮外置MOSFET.為了獲得到更大、更靈活的LED功率能力,外置MOSFET是唯一的選擇方式,IC需要合適的驅(qū)動(dòng)能力,MOSFET輸入電容是關(guān)鍵的參數(shù)! 下圖Cgd和Cgs是MOSFET等效結(jié)電容. 一般IC的PWM OUT輸出內(nèi)部集成了限流電阻,具體數(shù)值大小同IC的峰值驅(qū)動(dòng)輸出能力有關(guān),可以近似認(rèn)為R=Vcc/Ipeak.一般結(jié)合IC驅(qū)動(dòng)能力 Rg選擇在10-20左右. 一般的應(yīng)用中IC的驅(qū)動(dòng)可以直接驅(qū)動(dòng)MOSFET,但是考慮到通常驅(qū)動(dòng)走線不是直線,感量可能會(huì)更大,并且為了防止外部干擾,還是要使用R

29、g驅(qū)動(dòng)電阻進(jìn)行抑制.考慮到走線分布電容的影響,這個(gè)電阻要盡量靠近MOSFET的柵極. 25,第三章 設(shè)計(jì)方案3.1電路原理這個(gè)電路的原型是降壓型buck電路，原理是在MOS管開(kāi)通時(shí)，輸入電源通過(guò)L平波和C濾波后向負(fù)載端提供電流；當(dāng)MOS管關(guān)斷后，L通過(guò)二極管續(xù)流，保持負(fù)載電流連續(xù)。輸出電壓因?yàn)檎伎毡茸饔茫粫?huì)超過(guò)輸入電源電壓。3.2電路要求本設(shè)計(jì)針對(duì)驅(qū)動(dòng)一定數(shù)量的LED燈珠提出以下要求：1. 設(shè)計(jì)電路能夠滿足驅(qū)動(dòng)23-30顆燈珠（一顆1WLED燈珠的驅(qū)動(dòng)電壓大概為3V，電流為350mA左右）2. 電流精度高，能夠達(dá)到350mA±10Ma3. 輸入電壓范圍廣，能夠在輸入電壓為140-2

30、90V之間工作4. 在220V正常輸入電壓情況下，電路的效率能夠達(dá)到80%以上5. 低成本，便于量產(chǎn)等等。3.3不隔離型直接反饋電路針對(duì)該電路提出的要求，為了提高電路的效率，決定使用不隔離型電路，減少變壓器的消耗。另外為了提高效率和降低成本，將輸入端的EMI也去掉了。電路圖如下 在該電路中用到了NCP1200的CS腳來(lái)控制負(fù)載的電流，原理是在一個(gè)周期內(nèi)MOS管導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載電流開(kāi)始上升，當(dāng)其值到達(dá)我們?cè)O(shè)定的值時(shí)，通過(guò)采樣電阻給CS端反饋一個(gè)電壓信號(hào)，控制MOS管的關(guān)斷，此時(shí)負(fù)載由電感供電，電感在下個(gè)開(kāi)關(guān)周期前將所儲(chǔ)存的能量放完，這種模式叫做不連續(xù)模式。這種控制峰值電流來(lái)達(dá)到恒流的方法不能實(shí)現(xiàn)真正

31、的恒流，負(fù)載電流會(huì)隨著輸入電壓的波動(dòng)和負(fù)載數(shù)量的波動(dòng)而變化輸入為可調(diào)變壓器的110V，串接6個(gè)（10W51RJ）電阻（代替30個(gè)1WLED燈珠）聯(lián)47uF400V電容，Rs=1，F(xiàn)B接口接15K電阻，實(shí)驗(yàn)后測(cè)量電壓為108V，根據(jù)I=U/R換算成電流為363mA;只改變負(fù)載，改為串接5個(gè)電阻，測(cè)量電壓103V，換算成電流為410mA。 串接5個(gè)電阻調(diào)節(jié)輸入電壓后測(cè)量輸出電壓，結(jié)果如下： 輸入（V）：65 70 75 80 85 90 95 100 110 120 130 135 140 145 155 165 178 196 228 255 輸出（V）：65 71 76 81 85 88 91

32、 94 101 108 113 103 97 92 88 86 84 83 82 82 串接6個(gè)電阻調(diào)節(jié)輸入電壓后測(cè)量輸出電壓，結(jié)果如下： 輸入（V）：59 86 98 113 125 147 180 205 255 輸出（V）：63 90 100 111 120 108 95 93 93由以上數(shù)據(jù)可以看出，該方案恒流效果不是很好，尤其是在低壓情況下，容易造成LED擊穿。況且在負(fù)載LED數(shù)量變化時(shí)，輸出電流變化較大。該電路只是簡(jiǎn)單的靠限制峰值電流來(lái)達(dá)到恒流效果的。當(dāng)LED燈珠壞掉一個(gè)的話，此電路的恒定電流值會(huì)增加，這樣會(huì)讓剩下的LED燈珠加速老化。輸入電壓在140-290變化時(shí)不能滿足恒流要求

33、，故不考慮該方案。3.4不隔離型晶體管反饋電路該電路原理圖如下該方案是利用晶體管的反向擊穿特性，三極管在PN結(jié)溫度變化時(shí)，電壓基準(zhǔn)的話會(huì)有較大的變化，Vbe=0.65V,當(dāng)溫度在-40度和80度變化時(shí)，Vbe變化是2.5V/。這樣電壓基準(zhǔn)就變化了，而且范圍較大。電流變化精度受到外部溫度的影響較大，會(huì)超出要求范圍，而且其成本也會(huì)相對(duì)提高。故該方案不予考慮。3.5不隔離型遠(yuǎn)放反饋電路運(yùn)放加光耦方式的原理是通過(guò)運(yùn)放來(lái)比較與負(fù)載串聯(lián)的電阻上的壓降，把這個(gè)信號(hào)通過(guò)光耦的隔離，反饋到芯片的FB腳，來(lái)控制MOS管的導(dǎo)通關(guān)斷時(shí)間。當(dāng)負(fù)載電流上升時(shí)，采用電阻上的壓降會(huì)升高，這將使得運(yùn)放的正向輸入端電壓高于反向輸

34、入端，運(yùn)放輸出為高電平，這樣流過(guò)光耦的電流會(huì)增大，光耦輸出端的阻值會(huì)降低，這樣就拉低了FB端的電壓，芯片會(huì)縮短MOS管的導(dǎo)通時(shí)間，使負(fù)載電流降低，從而實(shí)現(xiàn)恒流。運(yùn)放的電源要求是±15V，而我們的負(fù)載壓降是90V上下，這就需要我們?yōu)檫\(yùn)放設(shè)計(jì)一個(gè)電壓穩(wěn)定的電源。第一是用穩(wěn)壓二極管串聯(lián)電阻的方法，第二是用TL431串聯(lián)電阻的方法。前者的優(yōu)點(diǎn)是成本低，穩(wěn)定性有待實(shí)驗(yàn)測(cè)試；后者的優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性好，成本高一些。實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)穩(wěn)壓管的電壓會(huì)有大的波動(dòng)，這是因?yàn)樨?fù)載變化時(shí)，穩(wěn)壓管的漏電流會(huì)發(fā)生些許的變化，從而引起了穩(wěn)壓值的漂移；而使用后一種方案的穩(wěn)壓效果相當(dāng)理想，所以最終確定使用TL431串聯(lián)電阻為運(yùn)放提

35、供電源此方案可以保證電流變化精度在要求范圍內(nèi)，可以驅(qū)動(dòng)20-28顆LED，而且經(jīng)理論分析其可靠性不錯(cuò)，但是達(dá)到這種性能需要增加2元錢(qián)的材料成本，而且電路相對(duì)復(fù)雜了一些，不過(guò)這個(gè)方案適合量產(chǎn)。運(yùn)放方案加上了開(kāi)路保護(hù)功能，當(dāng)電路不接負(fù)載時(shí)是很危險(xiǎn)的，并聯(lián)在負(fù)載兩端用于濾波的電解電容會(huì)因?qū)嶋H電壓超過(guò)其標(biāo)稱值而爆炸。開(kāi)路保護(hù)的原理是通過(guò)比較負(fù)載端的電壓與設(shè)定值的大小，來(lái)驅(qū)動(dòng)光耦，進(jìn)而反饋到芯片F(xiàn)B端來(lái)控制MOS管的導(dǎo)通關(guān)斷時(shí)間。當(dāng)空載時(shí)，MOS管導(dǎo)通后，輸出電壓會(huì)因?yàn)殡姼袠O性原因高于輸入電壓，這時(shí)運(yùn)放會(huì)比較輸入后輸出高電平，驅(qū)動(dòng)光耦，拉低FB端，使MOS管關(guān)斷，讓大電壓降在MOS管上，因?yàn)镸OS管的耐

36、壓可達(dá)600V。電路原理圖如下此方案可以保證電流變化精度在要求范圍內(nèi)，可以驅(qū)動(dòng)20-28顆LED，而且經(jīng)實(shí)驗(yàn)分析其可靠性不錯(cuò)，但是達(dá)到這種性能需要增加2元錢(qián)的材料成本，而且電路相對(duì)復(fù)雜了一些，不過(guò)這個(gè)方案適合量產(chǎn)。3.6不隔離型光耦直接反饋電路利用光耦的擊穿特性，PC817在電壓0.9V1.0V變化時(shí)，電流在0.5mA10mA變化，線性好，而且損耗主要在采樣電阻上，大概為0.35W。而且是負(fù)溫度系數(shù)（晶體管方案也有），即夏天溫度高時(shí)，恒流電流低，燈珠發(fā)熱少，冬天溫度低時(shí)，恒流電流高，燈珠發(fā)熱多。但是由于單個(gè)的光耦具有一致性差異，這樣就會(huì)導(dǎo)致每個(gè)電路恒流的基準(zhǔn)不一樣。所以如果實(shí)用此方案時(shí)，要先對(duì)

37、光耦進(jìn)行人工分檔，通過(guò)測(cè)量其正向壓降進(jìn)行分檔。要想調(diào)節(jié)恒流值，通過(guò)光耦輸入的正向壓降除以采樣電阻獲得。電路圖如下用直接驅(qū)動(dòng)光耦電路測(cè)量串接6個(gè)電阻的負(fù)載數(shù)據(jù)如下： 輸入電壓（V）： 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 230 240 250 260 270 280 290 輸出電流（mA）：329 338 341 341 340 340 340 340 340 340 339 338 337 337 336 336 335 用直接驅(qū)動(dòng)光耦電路測(cè)量串接4個(gè)電阻的負(fù)載數(shù)據(jù)如下： 輸入電壓（V）： 120 130 140 150 160 170 180 1

38、90 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 輸出電流（mA）：340 339 338 336 327 320 318 318 318 318 319 321 320 321 325 325 325 325 換了光耦后，用直接驅(qū)動(dòng)光耦電路測(cè)量串接4個(gè)電阻的負(fù)載數(shù)據(jù)如下： 輸入（V）： 140 200 250 290 140 200 290 140 200 250 290 輸出（mA）：356 356 355 354 335 334 331 333 332 329 327經(jīng)過(guò)在常溫里試驗(yàn)了一下，發(fā)現(xiàn)其有一定的恒流精度，其優(yōu)點(diǎn)是電路比運(yùn)放方案簡(jiǎn)單，損耗低；但

39、是缺點(diǎn)是精度差，依賴光耦，可能會(huì)有一致性差別溫漂大，在負(fù)40度到正70度時(shí)精度變化20%可靠性不能保證，量產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)大。在經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)之前，不推薦使用這個(gè)方案。第四章 實(shí)驗(yàn)中問(wèn)題及處理方法 1.在實(shí)驗(yàn)中用0.614mH的電感試驗(yàn)，在220V時(shí)，負(fù)載為6個(gè)電阻時(shí)不叫，負(fù)載為3個(gè)電阻時(shí)不叫，負(fù)載為2個(gè)電阻時(shí)輕叫，負(fù)載為1個(gè)電阻時(shí)叫。在110V時(shí)，負(fù)載為4個(gè)電阻時(shí)不叫，負(fù)載為5到6個(gè)時(shí)有叫聲。經(jīng)過(guò)測(cè)量后發(fā)現(xiàn)是占空比過(guò)高，示波器顯示圖像比較混亂。改變相應(yīng)的電感即可改善。 2.在光耦反饋電路中，用示波器測(cè)量光耦兩端的電壓波形，發(fā)現(xiàn)尖峰很多，也很大。發(fā)現(xiàn)地線影響大，換了粗地線后還是一樣；并聯(lián)10uF電解電容到

40、光耦兩端，并無(wú)明顯改善；換470uF電解電容也不行。最后發(fā)現(xiàn)是示波器表筆相當(dāng)于天線，影響較大。3.NCP1200FB端懸空時(shí)，LED燈會(huì)閃爍。當(dāng)FB懸空時(shí)，相當(dāng)于光耦輸出大電阻，輸入端基本沒(méi)有電流流過(guò)，芯片認(rèn)為可能是輸出短路，所以啟動(dòng)短路保護(hù)，這樣會(huì)發(fā)生閃爍。4. 濾波器件選擇：RC大于10倍尖峰脈沖寬度。5. 在FB端接一個(gè)可調(diào)電位器，代替光耦反饋，在燈珠個(gè)數(shù)確定后，可以固定這個(gè)電阻，可以很大節(jié)省材料成本，增加的是人工成本，但是經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，其穩(wěn)壓效果不理想，也是在220V以上才穩(wěn)定，220V以下變化很大。6. 用TL431，通過(guò)用10K電阻與一個(gè)16V的穩(wěn)壓二極管串聯(lián)提供個(gè)低壓電源，此時(shí)在電阻

41、上的功耗為接近1W，在輸出接近30W時(shí)，損耗占到了3%。而且TL431的采樣電壓是2.5V，采樣電阻上的功耗也有0.8W左右。效率會(huì)大大降低。運(yùn)放相對(duì)而言功耗會(huì)小些第五章 實(shí)驗(yàn)總結(jié) 在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中，不光對(duì)開(kāi)關(guān)電源原理更加清楚，實(shí)踐能力也得到了很大的提高。對(duì)電路中的各種反饋形式有了更多的了解。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，對(duì)開(kāi)關(guān)電源中經(jīng)常用到的芯片，MOS管，電容，電感等元器件有了更全面的認(rèn)識(shí)。掌握了不同的元器件的功能和用法。掌握了NCP1200芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能。對(duì)電路中要求的各種元器件的參數(shù)有了明確的認(rèn)識(shí)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，掌握了設(shè)計(jì)電路和調(diào)試電路的思路。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，要考慮最簡(jiǎn)單化，最可靠，和成本的兼容性

42、，而不僅僅是把電路設(shè)計(jì)出來(lái)就OK，那是不現(xiàn)實(shí)的。設(shè)計(jì)電路時(shí)要從大往小考慮，先設(shè)計(jì)好大的框架，再注意各個(gè)部分元器件的選擇。在調(diào)試電路時(shí)，要確定好幾個(gè)調(diào)試點(diǎn)對(duì)應(yīng)的參數(shù)，做到對(duì)癥下藥，而不盲目調(diào)試。在做電路的時(shí)候，通過(guò)自己動(dòng)手對(duì)參數(shù)的測(cè)量，通過(guò)對(duì)電路故障的排除，對(duì)以后電路的研究有了很大幫助。致 謝 至此論文完稿之際，向所有關(guān)心和支持我的老師，同學(xué)和朋友們表示衷心的感謝！首先感謝我的指導(dǎo)教員李正生教員，在做畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，李教員對(duì)相關(guān)問(wèn)題的解答及指導(dǎo)，對(duì)我?guī)椭艽蟆Ｍ瑫r(shí)感謝實(shí)習(xí)過(guò)程中的同事，在這次論文中和同事一起討論，因?yàn)樗麄兊囊庖?jiàn)，我的許多困難得以很快解決！再次感謝他們！編號(hào) 密 級(jí) ： 畢 業(yè) 設(shè)

43、 計(jì) 論 文課題名稱：LED恒流驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì)年級(jí)專(zhuān)業(yè)：姓 名：指導(dǎo)教員：二009年6月 指導(dǎo)教員評(píng)語(yǔ) 指導(dǎo)教員：（簽字）年 月 日 畢業(yè)答辯小組評(píng)語(yǔ)： 成績(jī)?cè)u(píng)定：答辯小組組長(zhǎng)：（簽字）組員：年 月 日摘 要LED具有高效、長(zhǎng)壽命、低功耗、安全等優(yōu)點(diǎn),已被廣泛應(yīng)用于城市景觀裝飾、交通車(chē)站和商業(yè)廣告等公眾設(shè)施.近年來(lái),隨著單晶單管LED的輸出功率、發(fā)光效率以及高功率封裝技術(shù)的不斷發(fā)展,使LED作為一般照明具有廣泛的應(yīng)用前景.然而,LED的輸出光流明數(shù)和波長(zhǎng)同PN結(jié)的溫度以及電流密切相關(guān).常規(guī)的驅(qū)動(dòng)電路,恒流效果差,溫度漂移特性差,輸入電壓范圍窄等缺點(diǎn),將引起LED的提前老化,不能達(dá)到LED長(zhǎng)壽命

44、的特點(diǎn)等.本設(shè)計(jì)中的研究方向是改變上述電路的缺點(diǎn),達(dá)到高效率,低成本,真正達(dá)到恒流效果. 以達(dá)到實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中的要求。文中重點(diǎn)闡述了電路的反饋系統(tǒng)以及電路中應(yīng)用元件的簡(jiǎn)介及選擇,并對(duì)開(kāi)關(guān)電源的分類(lèi)和功能進(jìn)行了簡(jiǎn)單說(shuō)明, 最后還對(duì)本次設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)及展望作了描述。關(guān)鍵詞：LED開(kāi)關(guān)電源反饋系統(tǒng)恒流 目錄第一章 引言11本課題研究的目的12設(shè)計(jì)LED開(kāi)關(guān)電源時(shí)應(yīng)該注意參數(shù)13LED驅(qū)動(dòng)電源的分類(lèi)及特性第二章 設(shè)計(jì)中元件簡(jiǎn)介2.1 NCP1200簡(jiǎn)介2.2 PC817簡(jiǎn)介2.3 LM358簡(jiǎn)介2.4 周邊元器件選擇第三章 設(shè)計(jì)方案3.1 電路原理3.2 電路要求3.3案一 不隔離型直接反饋電路3.4

45、方案二 不隔離型晶體管反饋電路3.5 方案三 不隔離型運(yùn)放反饋電路3.6 方案四 不隔離型光耦直接反饋電路第四章 實(shí)驗(yàn)中問(wèn)題及處理方法第五章 實(shí)驗(yàn)總結(jié)第一章引言11本課題研究的目的 LED驅(qū)動(dòng)電源成為L(zhǎng)ED工程亮化一個(gè)軟肋 LED驅(qū)動(dòng)電源貫穿整個(gè)LED產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，可以比喻為保持LED產(chǎn)業(yè)順利發(fā)展的血液，缺少了LED電源環(huán)節(jié)，上中下游的發(fā)展將短路、緩慢，無(wú)法實(shí)現(xiàn)高速的飛躍，因此，在中國(guó)LED產(chǎn)業(yè)鏈的逐步成熟的今日，掌握了先進(jìn)可靠的LED驅(qū)動(dòng)，將快速的搶占市場(chǎng)，從而迅速的實(shí)現(xiàn)LED的產(chǎn)業(yè)化。 LED燈珠芯片沒(méi)有問(wèn)題，但是電源提前損壞了，雖然LED燈本身還是好的，但是展示在客戶面前就是你的燈不行，

46、燈壞了，不能用。所以，電源還是一個(gè)比較困惑的問(wèn)題。” LED驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)該解決的問(wèn)題： 1.封裝環(huán)節(jié)中的LED燈珠靜電保護(hù)和開(kāi)路保護(hù)難題； 研發(fā)的具有靜電保護(hù)功能的器件，使得LED能夠防止靜電，同時(shí)避免因其中一顆損壞（開(kāi)路）而引起整個(gè)燈串不亮的情況。 2.高壓交流輸入提供恒流源； 為L(zhǎng)ED提供最佳的恒流源驅(qū)動(dòng)，保持其處于最佳的工作狀態(tài)；為實(shí)現(xiàn)LED的普及和應(yīng)用提供了可靠的基礎(chǔ)。 3.工程應(yīng)用中的電源方案； 由于天氣的差異、各地電壓的差異，LED的工作環(huán)境的不同，實(shí)際工程中的設(shè)計(jì)和應(yīng)用的種種特殊指標(biāo)和要求。 1設(shè)計(jì)LED開(kāi)關(guān)電源時(shí)應(yīng)該注意參數(shù)LED 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源(以下簡(jiǎn)稱LED開(kāi)關(guān)電源)問(wèn)世后,在

47、很多領(lǐng)域逐步取代了線性穩(wěn)壓電源和晶閘管相控電源.早期出現(xiàn)的是串聯(lián)型LED開(kāi)關(guān)電源,其主電路拓?fù)渑c線性電源相仿,但功率晶體管工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài).隨著脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)的發(fā)展,PWM-LED開(kāi)關(guān)電源問(wèn)世,它的特點(diǎn)是用20kHz的載波進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制,LED開(kāi)關(guān)電源的效率可達(dá)65%70%,而線性電源的效率只有30%40%.因此,用工作頻率為20 kHz的PWM-LED開(kāi)關(guān)電源替代線性電源,可大幅度節(jié)約能源,從而引起了人們的廣泛關(guān)注,在LED開(kāi)關(guān)電源技術(shù)發(fā)展史上被譽(yù)為20kHz革命.隨著超大規(guī)模集成(ultra-large-scale-integrated-ULSI)芯片尺寸的不斷減小,LED開(kāi)關(guān)電源

48、的尺寸與微處理器相比要大得多;而路燈LED開(kāi)關(guān)電源、大功率LED開(kāi)關(guān)電源、軍用LED開(kāi)關(guān)電源以及用電池的便攜式電子設(shè)備(如手提計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話等)更需要小型化、輕量化的 LED開(kāi)關(guān)電源.因此,對(duì)LED開(kāi)關(guān)電源提出了小型輕量要求,包括磁性元件和電容的體積重量也要小.此外,還要求LED開(kāi)關(guān)電源效率要更高,性能更好,可靠性更高等.這一切高新要求便促進(jìn)了LED開(kāi)關(guān)電源的不斷發(fā)展和進(jìn)步. 設(shè)計(jì)LED開(kāi)關(guān)電源時(shí)應(yīng)該注意參數(shù): 1:LED開(kāi)關(guān)電源功率密度 提高開(kāi)關(guān)電源的功率密度,使之小型化、輕量化,是人們不斷追求的目標(biāo).這對(duì)便攜式電子設(shè)備(如移動(dòng)電話,數(shù)字相機(jī)等)尤為重要.使開(kāi)關(guān)電源小型化的具體辦法有以下幾

49、種. 一是高頻化.為了實(shí)現(xiàn)電源高功率密度,必須提高PWM變換器的工作頻率、從而減小電路中儲(chǔ)能元件的體積重量. 二是應(yīng)用壓電變壓器.應(yīng)用壓電變壓器可使高頻功率變換器實(shí)現(xiàn)輕、小、薄和高功率密度.壓電變壓器利用壓電陶瓷材料特有的“電壓-振動(dòng)”變換和“振動(dòng)-電壓”變換的性質(zhì)傳送能量,其等效電路如同一個(gè)串并聯(lián)諧振電路,是功率變換領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一. 三是采用新型電容器.為了減小電力電子設(shè)備的體積和重量,須設(shè)法改進(jìn)電容器的性能,提高能量密度,并研究開(kāi)發(fā)適合于電力電子及電源系統(tǒng)用的新型電容器,要求電容量大、等效串聯(lián)電阻(ESR)小、體積小等. 2:LED開(kāi)關(guān)電源中高頻磁性元件的選擇 LED開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)中應(yīng)用

50、大量磁元件,高頻磁元件的材料、結(jié)構(gòu)和性能都不同于工頻磁元件,有許多問(wèn)題需要研究.對(duì)高頻磁元件所用的磁性材料,要求其損耗小、散熱性能好、磁性能優(yōu)越.適用于兆赫級(jí)頻率的磁性材料為人們所關(guān)注,納米結(jié)晶軟磁材料也已開(kāi)發(fā)應(yīng)用. 3:LED開(kāi)關(guān)電源中高頻化以后軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的應(yīng)用 LED開(kāi)關(guān)電源高頻化以后,為了提高LED開(kāi)關(guān)電源的效率,必須開(kāi)發(fā)和應(yīng)用軟開(kāi)關(guān)技術(shù).它是過(guò)去幾十年國(guó)際電源界的一個(gè)研究熱點(diǎn). PWM-LED開(kāi)關(guān)電源按硬開(kāi)關(guān)模式工作(開(kāi)/關(guān)過(guò)程中電壓下降/上升和電流上升/下降波形有交疊),因而開(kāi)關(guān)損耗大.高頻化雖可以縮小體積重量,但開(kāi)關(guān)損耗卻更大了.為此,必須研究開(kāi)關(guān)電壓/電流波形不交疊的技術(shù),即所謂

51、零電壓開(kāi)關(guān)(ZVS)/零電流開(kāi)關(guān)(ZCS)技術(shù),或稱軟開(kāi)關(guān)技術(shù),小功率軟LED 開(kāi)關(guān)電源效率可提高到80%85%.上世紀(jì)70年代諧振開(kāi)關(guān)電源奠定了軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ).隨后新的軟開(kāi)關(guān)技術(shù)不斷涌現(xiàn),如準(zhǔn)諧振(上世紀(jì)80年代中)全橋移相ZVS-PWM,恒頻ZVS-PWM/ZCS-PWM(上世紀(jì)80年代末)ZVS-PWM有源嵌位;ZVT-PWM/ZCT-PWM(上世紀(jì)90年代初)全橋移相ZV-ZCS-PWM(上世紀(jì)90年代中)等.我國(guó)已將最新軟開(kāi)關(guān)技術(shù)應(yīng)用于6kW通信電源中,效率達(dá)93%. 4:LED開(kāi)關(guān)電源中使用同步整流技術(shù) LED開(kāi)關(guān)電源中使用同步整流技術(shù),相對(duì)于低電壓、大電流輸出的軟開(kāi)關(guān)變換器,可

52、進(jìn)一步提高其效率的措施是設(shè)法降低開(kāi)關(guān)的通態(tài)損耗.例如同步整流(SR) 技術(shù),即以功率MOS管反接作為整流用開(kāi)關(guān)二極管,代替蕭特基二極管(SBD),可降低管壓降,從而提高LED開(kāi)關(guān)電源電路效率. 5:LED開(kāi)關(guān)電源中功率因數(shù)校正(PFC)變換器應(yīng)用 6:LED開(kāi)關(guān)電源的全數(shù)字化控制 LED開(kāi)關(guān)電源的控制已經(jīng)由模擬控制,模數(shù)混合控制,進(jìn)入到全數(shù)字控制階段.全數(shù)字控制是發(fā)展趨勢(shì),已經(jīng)在許多功率變換設(shè)備中得到應(yīng)用. 全數(shù)字控制的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)字信號(hào)與混合模數(shù)信號(hào)相比可以標(biāo)定更小的量,芯片價(jià)格也更低廉;對(duì)電流檢測(cè)誤差可以進(jìn)行精確的數(shù)字校正,電壓檢測(cè)也更精確;可以實(shí)現(xiàn)快速,靈活的控制設(shè)計(jì). 7:LED開(kāi)關(guān)電源電

53、磁兼容性 LED開(kāi)關(guān)電源電磁兼容性:高頻LED開(kāi)關(guān)電源的電磁兼容(EMC)問(wèn)題有其特殊性.功率半導(dǎo)體器件在開(kāi)關(guān)過(guò)程中所產(chǎn)生的di/dt和dv/dt,將引起強(qiáng)大的傳導(dǎo)電磁干擾和諧波干擾,以及強(qiáng)電磁場(chǎng)(通常是近場(chǎng))輻射.不但嚴(yán)重污染周?chē)姶怒h(huán)境,對(duì)附近的電氣設(shè)備造成電磁干擾,還可能危及附近操作人員的安全.同時(shí),電力電子電路(如開(kāi)關(guān)變換器)內(nèi)部的控制電路也必須能承受開(kāi)關(guān)動(dòng)作產(chǎn)生的EMI及應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)電磁噪聲的干擾.上述特殊性,再加上EMI測(cè)量上的具體困難,在電力電子的電磁兼容領(lǐng)域里,存在著許多交叉學(xué)科的前沿課題有待人們研究. 8:LED開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)和測(cè)試技術(shù) LED開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的CAD,包括主電路和控制

54、電路設(shè)計(jì)、器件選擇、參數(shù)最優(yōu)化、磁設(shè)計(jì)、熱設(shè)計(jì)、EMI設(shè)計(jì)和印制電路板設(shè)計(jì)、可靠性預(yù)估、計(jì)算機(jī)輔助綜合和優(yōu)化設(shè)計(jì)等.用基于仿真的專(zhuān)家系統(tǒng)進(jìn)行LED開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的CAD,可使所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)性能最優(yōu),減少設(shè)計(jì)制造費(fèi)用,并能做可制造性分析,是21世紀(jì)仿真和CAD技術(shù)的發(fā)展方向之一.此外,LED開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的熱測(cè)試、EMI測(cè)試、可靠性測(cè)試等技術(shù)的開(kāi)發(fā)、研究與應(yīng)用也是應(yīng)大力發(fā)展的. 9:LED開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)集成技術(shù) LED開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)集成技術(shù):LED電源設(shè)備的制造特點(diǎn)是非標(biāo)準(zhǔn)件多、勞動(dòng)強(qiáng)度大、設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、成本高、可靠性低等,而用戶要求制造廠生產(chǎn)的LED開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品更加實(shí)用、可靠性更高、更輕小、成本更低.這些情況使LED開(kāi)關(guān)電源制造廠家承受巨大壓力,迫切需要開(kāi)展集成LED開(kāi)關(guān)電源模塊的研究開(kāi)發(fā),使 LED開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、可制造性、規(guī)模生產(chǎn)、降低成本等目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn). 實(shí)際上,在LED開(kāi)關(guān)電源集成技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程中,已經(jīng)經(jīng)歷了電力半導(dǎo)體器件模塊化,功率與控制電路的集成化,集成無(wú)源元件(包括磁集成技術(shù))等發(fā)展階段.近年來(lái)的發(fā)展方向是將小功率