高效可单组调光DC12V30W大功率LED阵列驱动器设计

论文摘要

LED（Light Emitting Diode）以其使用寿命长、节能、发光效率高、响应快、环保、颜色多样化、容易调控等显著优点,广泛应用于背光源、汽车电子、普通照明等领域。大功率LED被视为一种可取代白炽灯、荧光灯等传统光源的第四代光源,这使得设计大功率LED照明电路显得十分有必要。目前不少LED驱动厂家使用恒压方式驱动大功率LED,不能确保通过并联的每颗大功率LED的电流相同,容易使大功率LED的半导体芯片烧坏,因此研究大功率LED驱动电源实现LED照明具有很强的理论意义与现实意义。首先,论文介绍了LED的发展史及国内外的现状,并通过与传统光源的对比简要的说明了LED的优点、应用发展概况。其次,论述了LED的发光原理和特性,得出了大功率LED使用恒流驱动的必要性。再次,阐述了LED驱动器的现状,比较了几种常见的LED驱动器-开关电源的拓扑结构优缺点。在上述背景下,本论文采用单个恒压源供多个恒流源的LED驱动方式,每个恒流源单独给每路LED供电,同时通过调光电路对每个恒流源进行调光。论文对整体电路的结构进行了分析,对恒压源、恒流源、调光电路三个模块进行具体的设计,最后为确保设计合理性对系统的各种关键性能进行了验证,结果表明,该电路满足设计要求。模块一恒压源首先采用以MAX668为PWM控制器的Boost升压电路,该电路具有结构简单和较高效率的特点。其次采用以MAX668为PWM控制器的反激式升压电路,采用了RCD箝位和无源无损耗缓冲电路,该电路具有适合多路输出和隔离的特点。再次采用以UCC2897A为PWM控制器的正激式有源箝位电路,该电路采用零电压软开关技术。论文对正激式有源箝位驱动器中的关键部分高频变压器进行了重点设计,给出了电路重要部分参数的具体设计过程。模块二恒流源分别采用MAX16803和SN3350作为可调恒流源的控制芯片,以实现恒流输出。通过分析和比较这两款恒流源的实验结果,SN3350调光电路效率最高,高达95%。最后,模块三调光电路采用NE555构成的自激多谐振振荡电路,产生固定频率且占空比可调的PWM信号,以实现单组调光。多路恒流输出供电方式在成本和性能方面都有很大的发展空间,是以后的主流方向。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.1.1 LED 的发展史
• 1.1.2 LED 在国内外的发展趋势
• 1.1.3 LED 的优点
• 1.2 LED 光源的特点
• 1.2.1 LED 的发光原理
• 1.2.2 LED 的特性
• 1.3 LED 驱动器的分类及发展趋势
• 1.3.1 LED 驱动方式
• 1.3.2 LED 驱动电路结构
• 1.3.3 DC/DC 转换器
• 1.3.4 LED 对驱动电源的要求
• 1.3.5 LED 驱动电源的发展趋势
• 1.4 论文的主要内容
• 第2章 基于MAX668 的Boost 升压电路的设计
• 2.1 Boost 转换器的基本电路拓扑
• 2.1.1 电感电流连续时Boost 转换器的工作原理和基本关系
• 2.1.2 电感电流断续时Boost 转换器的工作原理和基本关系
• 2.2 控制器MAX668
• 2.3 基于MAX668 的DC/DC 转换器的外围参数设计
• 2.4 Boost 转换器的电路损耗估算
• 2.5 试验结果和分析
• 第3章 基于MAX668 的反激式转换器的设计
• 3.1 反激式转换器的基本电路拓扑
• 3.1.1 电流连续时反激转换器的工作原理和基本关系
• 3.1.2 电流断续时反激转换器的基本关系
• 3.2 基于MAX668 的反激式转换器的电路的设计
• 3.2.1 RCD 箝位电路的设计
• 3.2.2 反激变压器的设计
• 3.2.3 主要器件的选择
• 3.3 反激式转换器的电路损耗估算
• 3.4 试验结果分析
• 第4章 基于UCC2897A 的有源箝位正激式转换器的设计
• 4.1 有源箝位正激式转换器稳态工作原理
• 4.2 控制器UCC2897A
• 4.2.1 UCC2897A 的引脚功能
• 4.2.2 UCC2897A 的详细功能
• 4.3 UCC2897A 工作参数设定
• 4.4 功率级设计
• 4.4.1 输出电感
• 4.4.2 输出电容
• 4.4.3 有源箝位电路
• 4.4.4 初级MOSFET QMAIN 的ZVS 条件考虑
• 4.4.5 输入电容
• 4.4.6 电流检测
• 4.5 正激变压器
• 4.6 试验结果分析
• 第5章 调光电路的设计
• 5.1 LED 的调光
• 5.1.1 PWM 调光的原理
• 5.1.2 PWM 调光的主要参数
• 5.1.3 PWM 调光所面临的问题及解决方式
• 5.2 基于NE555 的自激多谐振荡器电路设计
• 5.3 基于MAX16803 的调光电路
• 5.3.1 MAX16803 芯片简介
• 5.3.2 实际应用电路图
• 5.4 基于SN3350 的调光电路
• 5.4.1 SN3350 芯片简介
• 5.4.2 实际应用电路图
• 5.4.3 应用经验
• 5.5 试验结果分析
• 5.5.1 PWM 产生电路的测试
• 5.5.2 恒流源的测试
• 5.5.3 恒流源调光的测试
• 第6章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 详细摘要