大功率LED驱动器中的同步整流技术研究

论文摘要

随着能源短缺现象的出现,在照明中使用LED节能光源的比重越来越高,高效能LED驱动器成为不可缺少的关键装置。广泛的应用需求促使LED驱动器向着更低的输出电压、更高的输出电流、更高的效率、更快的动态响应以及更高的可靠性等方向发展。直流降压开关电源是其中的核心技术,本文主要研究大功率LED驱动器中的同步整流技术研究。本文深入分析了降压开关电源的电路结构及工作原理,剖析了引起损耗的各种因素,研究了同步整流、软开关等一些新型技术;基于功能需要,结合有源钳位技术、软开关技术和同步整流技术的反激正激变换器拓扑,完成了大功率LED驱动器的总体电路结构设计和功能电路模块详细设计,最终设计出了48V输入、10.5V/14A稳压稳流输出的有源钳位反激正激LED驱动器电路。在完成电路原理分析与电路设计的基础上,应用EDA软件PSPICE对整体电路和模块电路进行了功能仿真验证,仿真结果表明达到了预定指标,验证了论文所设计的同步整流型DC-DC变换器设计的正确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 发展LED 照明的意义
• 1.2 电源的发展趋势
• 1.3 本课题目标及主要工作
• 第二章 降压DC-DC 转换器理论基础
• 2.1 DC-DC 转换器理论
• 2.1.1 DC-DC 转换器结构及其工作原理
• 2.1.2 DC-DC 转换器的控制方法
• 2.1.3 电压模式和电流模式
• 2.2 降压DC-DC 转换器结构及其稳态分析
• 2.2.1 降压DC-DC 转换器结构及其工作原理
• 2.2.2 降压DC-DC 转换器的稳态分析
• 2.3 DC-DC 转换器的功率损耗源
• 2.3.1 导通损耗
• 2.3.2 驱动损耗
• 2.3.3 分布电感开关损耗
• 2.3.4 和时序有关的损耗
• 2.3.5 控制电路静态功耗
• 2.4 同步整流技术
• 2.4.1 同步整流技术简介
• 2.4.2 同步整流器的驱动方式
• 2.4.3 同步整流电路对驱动波形的要求
• 2.5 软开关技术
• 2.5.1 软开关的概念
• 2.5.2 软开关技术的实现及其类型
• 2.6 本章小结
• 第三章 同步整流降压DC-DC 转换器系统设计
• 3.1 拓扑结构设计与分析
• 3.2 选取关键器件及确定工作频率
• 3.2.1 控制芯片选取及频率确定
• 3.2.2 功率开关管及整流管的选取
• 3.3 变压器设计与磁路设计
• 3.4 功能模块电路设计
• 3.4.1 同步整流电路
• 3.4.2 无损吸收网络
• 3.4.3 输出电压反馈电路
• 3.4.4 过流保护电路
• 3.5 完成整体电路
• 3.6 本章小结
• 第四章 电路仿真结果及分析
• 4.1 仿真软件说明
• 4.2 仿真结果
• 4.2.1 有源钳位正反激变换器电路输出端波形
• 4.2.2 输入电压与负载变化时的变换器稳定输出验证
• 4.2.3 输出电流与变压器次级线圈上的电流波形状态验证
• 4.2.4 软开关功能验证
• 4.2.5 同步整流功能验证
• 4.3 仿真结论
• 第五章 结论
• 致谢
• 参考文献