LED驱动电源的研究与设计

论文摘要

LED以其环保、寿命长、光效高等优点,被广泛应用于室内照明。传统的家用照明多采用白炽灯,为了节能都会安装调光器来对白炽灯的亮度进行调节,达到节能的效果。随着白炽灯逐渐被淘汰,对于能够兼容传统调光器的LED驱动器需求越来越强烈。本文针对可兼容传统调光器的LED驱动器进行研究,设计了一款具有PFC功能的可调光LED驱动器。论文分别对DC/DC变换器和功率因数校正技术（PFC）进行分析,选择隔离、小体积、高效率、控制简单的单级准谐振（QR）反激变换器来实现PFC功能。对QR模式下反激变换器的工作特点,QR模式下反激变换器能实现高PF进行理论分析,选择了一种适合单级PFC变压器的设计方法,同时在变压器的设计制作方面也进行了相应的研究。按照设计要求在基于SSL2103的基础上,实现了一款50W基于QR反激变换器的单级PFC可调光LED驱动电源。完成驱动电源主电路、箝位电路、EMI滤波器和反馈电路的分析和设计。重点对传统调光器以及调光器驱动LED所产生的问题进行研究,给出了相应的解决办法。经过实际测试,电路工作正常,功率因数始终在0.98以上,调光效果较好。系统基本消除了谐波和EMI对电网产生的干扰,谐波要求满足IEC61000-3-2 ClassC的标准,EMI满足EN55015标准。实现结果验证了理论分析的正确性,对可调光LED驱动技术有一定的指导意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景和意义
• 1.2 LED特点分析
• 1.2.1 LED发光原理
• 1.2.2 LED光学特性
• 1.2.3 LED电学特性
• 1.2.4 LED热学特性
• 1.2.5 LED等效模型
• 1.3 LED负载对驱动器的影响
• 1.4 非调光LED驱动器设计要求
• 1.5 LED调光
• 1.5.1 PWM调光
• 1.5.2 模拟调光
• 1.5.3 数字调光
• 1.5.4 可控硅（Triac）调光
• 1.6 论文内容及安排
• 2 AC/DC LED可调光驱动电路分析
• 2.1 驱动电路结构分析
• 2.2 功率因数分析
• 2.2.1 功率因数定义
• 2.2.2 PFC技术
• 2.3 基于QR反激的单级PFC变换器
• 2.3.1 理想变换器
• 2.3.2 QR模式下反激变换器原理分析
• 2.4 三端可控硅（Triac）可调光LED驱动器研究
• 2.4.1 Triac调光器分析
• 2.4.2 Triac调光器加LED驱动器问题分析
• 2.4.3 调光标准
• 3 QR反激变换器变压器设计
• 3.1 匝比选取
• 3.2 原边电感量选择
• 3.3 最大占空比
• 3.4 原副边峰值、有效值计算
• 3.5 磁芯的选取
• 3.6 原、副边匝数选择
• 3.7 原、副边线径的选择
• 3.8 气隙的确定
• 3.9 变压器的绕制设计
• 3.10 辅助绕组设计
• 4 基于QR反激变换器的Triac可调光单级PFC设计
• 4.1 基于QR反激变换器的Triac可调光单级PFC设计要求
• 4.2 总体系统结构设计
• 4.3 控制电路设计
• 4.3.1 恒频、恒导通时间电路设计
• 4.3.2 RC振荡电路
• 4.3.3 QR实现电路
• 4.3.4 过流、过压保护电路
• 4.4 主电路设计
• 4.4.1 QR变压器设计
• 4.4.2 输入整流桥和输出电容、输出二极管的选择
• 4.4.3 输入高频滤波电路设计
• 4.4.4 开关管选取
• 4.4.5 缓冲电路设计
• 4.5 反馈电路
• 4.6 调光电路设计
• 4.7 EMI设计
• 5 系统调试及测试结果
• 5.1 非调光系统测试结果
• 5.2 系统最终测试结果
• 6 总结
• 致谢
• 参考文献