一种高效智能型LED路灯驱动电源的研究与设计

论文摘要

LED照明具有突出的节能、环保、长寿命的优点。无论从我国节能减排战略还是从光源、灯具业界发展战略上看,都需极力发展半导体照明。传统的开关电源电路将输入市电整流之后经过大容量的电解电容滤波后供给开关控制芯片,这使得输入电流为一个尖脉冲。它含有极高的谐波分量,电能浪费严重,电路的功率因素很低,并且作为一个谐波电流源,干扰电网线电压,产生向四周辐射和沿导线传播的电磁干扰。LED的发光亮度主要取决于通过它的电流。根据LED的伏安特性曲线,微小的电压变化就会引起电流的较大变化,导致发光亮度的较大变化。在有多路LED灯并联工作的情况下,在使用中不可避免会出现某个LED灯烧毁而使得这串LED开路。这将导致流过其它几路LED的电流超过其安全使用范围。传统的路灯都是采用人工控制开关,智能化程度很低,这造成了人力资源的极大浪费,同时也不能根据各地的不同使用条件进行调光控制。针对这些问题,对于应用于上海世博园区道路照明的LED路灯驱动电源,要求电源驱动电路效率高达85%,功率因素超过95%,输入电压在220V+10%及220V-15%的范围内仍能正常工作,本文设计了一款新型高效智能型LED路灯驱动电源,满足了设计要求。本文的主要贡献如下：1.设计了一种单级带PFC功能的隔离反激式LED路灯恒流驱动电路,取代了由PFC升压变换器和DC/DC变换器构成的二级电路,精简了电路结构、提高了效率。2.设计了一个LED故障检测电路,只要有任何一个LED灯烧掉,电路可以在一百毫秒内检测出来并将输出电流降下来,保证其它LED灯工作在安全范围之内,延长LED使用寿命。3.设计了一个LED温度检测电路和环境亮度检测电路,在芯片温度过高时将输出电流降下来,同时可以实时感知环境的亮度根据并根据亮度自动开关及调节LED灯的输出,延长路灯的使用寿命。4.设计了一个万年历时钟电路,可以精确地知道实时时间,根据时间自动调整输出亮度,提高了节能的效果。

论文目录

• 目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 LED驱动电源特点
• 1.3 论文的主要工作和创新点
• 1.4 论文的组织结构
• 第二章 LED驱动电源技术原理
• 2.1 电源控制技术的发展概述
• 2.2 PWM开关电源的分类
• 2.3 隔离型反激式PWM开关电源的原理
• 2.4 功率因素定义及功率因数校正
• 2.4.1 功率因数的定义
• 2.4.2 功率因数校正的基本原理
• 2.5 PFC控制芯片L6562
• 2.6 变压器设计原理
• 2.7 反馈环路设计原理
• 第三章 课题设计指标及电路方案的设计
• 3.1 技术指标
• 3.2 系统总方案的设计
• 3.3 浪涌保护及EMI抑制电路设计
• 3.4 PFC加单管反激开关电路设计
• 3.4.1 变压器设计
• 3.4.2 反馈环路设计
• 3.5 智能控制电路的设计
• 3.5.1 智能控制处理器的选定
• 3.5.2 温度检测电路设计
• 3.5.3 亮度检测电路设计
• 3.5.4 万年历芯片及其外围电路设计
• 3.5.5 LED故障检测电路设计
• 3.5.6 恒流及限压保护电路设计
• 3.5.7 输出电流控制电路设计
• 3.5.8 系统软件设计
• 3.6 电路总原理图
• 第四章 电路测试结果
• 4.1 输入电压电流测试
• 4.2 输出电压测试
• 4.3 功率因数及效率测试
• 4.4 变压器波形测试
• 4.5 LED故障检测及智能调光功能测试
• 4.6 小结
• 第五章 总结和展望
• 5.1 工作总结
• 5.2 未来展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表论文及申请专利
• 致谢