电动汽车高亮白光LED前照灯驱动电源设计

论文摘要

电动汽车作为新能源技术运用的代表,其车载电池的续航能力是制约其发展的重要因素。随着节能技术的发展,在普通汽车照明领域大放异彩的发光二极管（Light-Emitting Diode,LED）展现了其卓越的节能效果。以低能耗高光效的LED作为电动汽车照明系统中能耗最高的前照灯,可以有效地缓解电动汽车紧张的电力供应现状。但电动汽车特殊的供电环境,无法直接满足LED灯具的恒流要求。因此,设计性能好、效率高、成本低的LED驱动电源是使用LED作为电动汽车前照灯的前提和基础。开关变换器作为高效率的驱动电源,以恒压源的形式被广泛地运用于各个行业,但LED由于特殊的光电特性,需要稳定的恒流源进行驱动。因此,需要选择合适的主电路和控制方式,以实现LED灯具在电动汽车上的运用。本文针对电动汽车的磷酸铁锂电池组的供电特性,选择了工作在连续模式（CCM）下的单端初级电感（SEPIC）变换器为主电路,并采用峰值电流控制为控制方式,以此构成电动汽车LED前照灯的驱动电源。文中首先介绍了SEPIC电路的工作模式,找出主电路的临界工作点,确保电路能够稳定工作在CCM,并对CCM型SEPIC主电路中元件的电压和电流应力进行了分析;其次根据峰值电流控制的SEPIC电路的特点,使用开关网络平均模型法建立了电流环的小信号模型,得到从控制信号到输出电压的传递函数,并对电流环的稳定性进行分析,给出保持电流环稳定的条件,确定选择主电路元件参数的原则。然后针对LED驱动电源的恒流要求,对电流采样环节作出了改进。最后在Saber软件中,根据厂家提供的LED模型和电动汽车磷酸铁锂电池组的供电数据,对所设计的LED驱动电源进行了仿真验证。在理论分析和仿真验证的基础上,制作了驱动电源的实验样机,给出设计方法和实验结果,验证了理论分析的正确性。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 LED 简介
• 1.2.1 LED 的发展与运用
• 1.2.2 LED 的特性
• 1.3 电动汽车前照灯指标及其工作环境
• 1.4 电动汽车LED 前照灯驱动电源研究现状
• 1.4.1 功率级拓扑的选择
• 1.4.2 控制方式
• 1.5 本文的研究意义与内容
• 1.5.1 本文的研究意义
• 1.5.2 本文的主要内容
• 2 SEPIC 型直流变换器工作原理
• 2.1 SEPIC 电路的工作模态分析
• 2.1.1 连续导电模式
• 2.1.2 断续导电模式
• 2.2 CCM 与DCM 的临界条件
• 2.3 元件应力分析
• 2.4 本章小结
• 3 连续模式 SEPIC 变换器峰值电流控制策略
• 3.1 CCM-CPM 型SEPIC 变换器
• 3.2 CCM-CPM 型SEPIC 拓扑电流环建模
• 3.3 CCM-CPM 型SEPIC 拓扑的电流环稳定性问题
• 3.4 本章小结
• 4 CCM-CPM 型 SEPIC 仿真设计
• 4.1 驱动电源的设计指标
• 4.2 模型设计
• 4.2.1 功率级参数设计
• 4.2.2 采样环节设计
• 4.2.3 补偿环节参数设计
• 4.3 仿真分析
• 4.4 本章小结
• 5 实验设计与验证
• 5.1 主电路元件的设计
• 5.1.1 电感的设计
• 5.1.2 功率开关管的选择
• 5.1.3 整流二极管的选择
• s 的选择'>5.1.4 联结电容 C_s的选择
• o 的选择'>5.1.5 输出电容 C_o的选择
• 5.2 控制电路设计
• 5.2.1 控制芯片设计
• 5.2.2 驱动电路设计
• 5.3 实验结果
• 5.4 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 后期工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录