新型100W LED路灯驱动电路的设计

论文摘要

从上个世纪末开始,全球能源危机的出现迫使人们开始有节能意识。作为电力使用大户的照明用电也在做不断的改进,从最开始的白炽灯到现在的荧光灯、气体放电灯和LED灯。作为最新的照明产品,LED以其节能环保的优点迅速崛起。LED的伏安特性决定了为LED供电的驱动器不能是传统的稳压电源,需要驱动器恒流输出并且有限压功能。驱动器性能的好坏直接关系到LED的寿命等一系列技术参数。论文分析了LED的特性,深入研究了功率因数校正电路、反激准谐振电路、恒流电路和电路的电磁干扰问题,在理论分析的基础上做出一个100W的LED路灯驱动器。本设计选取了两级模式电路结构,前级采用临界模式升压拓扑功率因数校正电路,后级为反激准谐振电路拓扑结构,恒流控制部分采用双运放反馈。论文开始介绍了LED产业的背景,LED的发展历史、发光原理、光电等一系列特性,根据LED的特点分析了所需要LED驱动器的特性。第二章从功率因数校正电路的原理说起,介绍了引入功率因数校正电路的原因,功率因数和谐波的概念并分析了两者的关系。深入分析了无源功率因数校正电路以及常用的电路结构形式和各自存在的优缺点,有源公因数校正电路及其工作模式,论述分析了各种工作模式的优缺点,以FAN7930为例演示了临界模式功率因数校正电路的设计方法和设计过程中的注意事项。第三章从软开关技术开始,介绍了软开关技术在反激电路中的应用——反激准谐振电路。深入分析了电路结构和工作原理,并与传统的反激电路进行了对比分析,详细论述了钳位吸收电路的几种形式。最后以TEA1552为例介绍了反激准谐振电路的设计方法和设计过程中的注意事项。第四章介绍了恒流控制的几种方法,从稳压源串联电阻和阻容降压给LED供电说起,论述了TL431恒流、原边反馈、双运放和Buck恒流控制的原理、各自的优缺点以及适用场合,最后给出了用双运放做恒流反馈电路的设计过程和注意事项。第五章论述了电路的整体设计过程中所涉及到的效率、电磁干扰和可靠性问题,从理论与实际两个方面对其做了深入分析。论文设计了一款100W路灯LED驱动器,对电路主要波形和EMC进行了测试。驱动器输出特性稳定,驱动器整体效率为88%,功率因数大于0.98,电流总谐波为11%,EMC测试完全符合国家电磁兼容标准。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 LED介绍
• 1.2.1 LED的产生与发展
• 1.2.2 PN结的原理
• 1.2.3 LED的发光机理
• 1.2.4 白光LED的发光机理
• 1.3 LED驱动器
• 1.3.1 LED的特性
• 1.3.2 LED驱动器的特点
• 1.3.3 LED驱动电路的选择
• 1.4 国内外研究现状
• 1.5 论文的主要研究内容
• 第2章 有源功率因数校正电路
• 2.1 功率因数校正原理
• 2.2 功率因数校正的方法
• 2.3 无源功率因数校正技术
• 2.4 有源功率因数校正技术
• 2.4.1 断续模式功率因数校正技术
• 2.4.2 临界模式功率因数校正技术
• 2.4.3 连续模式功率因数校正技术
• 2.5 基于FAN7930的临界模式功率因数校正电路的设计
• 2.5.1 FAN7930芯片内部结构和工作原理
• 2.5.2 电路实现
• 第3章 反激准谐振电路
• 3.1 软开关技术
• 3.2 准谐振电路原理
• 3.3 反激准谐振电路与传统反激电路比较
• 3.4 反激电路钳位吸收网络
• 3.4.1 钳位吸收网络介绍
• 3.4.2 RCD和2RCD钳位吸收网络的设计
• 3.5 基于TEA1552的反激准谐振电路的设计
• 3.5.1 TEA1552芯片内部结构和工作原理
• 3.5.2 电路实现
• 第4章 恒流电路
• 4.1 应用TL431的恒流电路
• 4.2 原边反馈恒流控制
• 4.3 应用双运放的恒流电路
• 4.4 Buck恒流电路
• 4.5 恒流电路设计
• 第5章 驱动器设计的整体考虑
• 5.1 驱动器的效率问题
• 5.2 驱动器的电磁干扰问题
• 5.3 驱动器的可靠性问题
• 第6章 实验数据与结果
• 6.1 前级APFC数据和波形分析
• 6.2 后级反激准谐振电路波形分析
• 6.3 驱动器输出特性分析
• 6.4 电磁干扰相关分析
• 6.5 其它实验数据整理
• 第7章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1
• 附录2