【正文】 效、長壽命的國際公認(rèn)的下一代照明光源。隨著白光 LED技術(shù)的成熟，它將被更廣泛低地應(yīng)用到各個領(lǐng)域。與傳統(tǒng)光源不同，白光 LED需要專用恒流電源驅(qū)動才能使其高效持續(xù)地工作。 LED照明通常用多個發(fā)光二極管組成點陣光源，為使光源發(fā)光均勻則需供電電源提供恒定電流進(jìn)行驅(qū)動。 關(guān)鍵詞： 開關(guān)電源、 LED、 恒定電流 2 The design of switch power supply Abstract： Switching power supply is paid much attention for its high efficiency and low power consumption. Core unitcontrol circuit integration of the switching power supply has been one of switching power supply development for many years. A smaller volume, the less EMI, over current and over voltage protection circuit technology has been developing in this process. Especially in the constant current LED driver switching power supply, particularly in the development and therefore have great research value White LED is energysaving, environmental protection, high efficiency, long life of the internationally recognized next generation lighting source. With the white LED technology maturity, it will be widely applied to the fields of lowland. With the traditional light sources, white LED requires a special constant current source drive to make its efficient continuously. LED lighting is usually by a plurality of light emitting diodes array light source, the light source is required to provide uniform power supply constant current drive. Key words: Switching power supply； LED； constant current 3 目 錄 1開關(guān)電源的基本原理 ............................................................ 4 主電路 ........................................................... 4 控制電路 ........................................................... 4 檢測電路 .......................................................... 4 輔助電源 .......................................................... 5 基本原理 .......................................................... 6 2幾種基本類型的開關(guān)電源 ........................................................ 6 2． 1 串聯(lián)式開關(guān)電源工作原理 .......................................... 6 2． 2 并聯(lián)式開關(guān)電源 .................................................... 7 2. 3 變壓器式開關(guān)電源 ......................................................... 10 3恒流開關(guān)電源額設(shè)計 .......................................... 錯誤 !未定義書簽。 設(shè)計初衷 ........................................................ 15 開關(guān)電源設(shè)計步驟 ................................................ 16 變壓器設(shè)計 ....................................................... 17 輸出濾波器設(shè)計 .................................................. 19 復(fù)位電路計算 ..................................................... 21 功率開關(guān)選擇 ..................................................... 22 輸出二極管選擇 .................................................. 23 恒流輸出電路設(shè)計 ................................................ 24 緩沖吸收電路設(shè)計 ................................................ 26 控制電路設(shè)計 .................................................... 27 PCB 板布線 ...................................................... 30 ....................................................................................................................................30 致謝 ......................................................................................................................................31 參考文獻(xiàn) ...............................................................................................................................32 4 1 開關(guān)電源的總體設(shè)計思路 開關(guān)電源的基本工作原理圖 開關(guān)電源就是利用電子開關(guān)器件（如晶體管、場效應(yīng)管、可控硅閘 流管等），通過控制電路，使電子開關(guān)器件不停地 “ 接通 ” 和 “ 關(guān)斷 ” ，讓電子開關(guān)器件對輸入電壓進(jìn)行脈沖調(diào)制，從而實現(xiàn) DC/AC、 DC/DC 電壓變換，以及輸出電壓可調(diào)和自動穩(wěn)壓。 開關(guān)電源大至由主電路、控制電路、檢測電路、輔助電源四大部份組成 。 開關(guān)電源原理圖 主電路 沖擊電流限幅 ：限制接通電源瞬間輸入側(cè)的沖擊電流。 輸入濾波器：其作用是過濾電網(wǎng)存在的雜波及阻礙本機(jī)產(chǎn)生的雜波反饋回電網(wǎng)。 整流與濾波：將電網(wǎng)交流電源直接整流為較平滑的直流電。 逆變：將整流后的直流電變?yōu)楦哳l交流電，這是高頻開關(guān)電源的核心部分 輸出整流與濾波：根據(jù)負(fù)載需要，提供穩(wěn)定可靠的直流電源。 控制電路 一方面從輸出端取樣，與設(shè)定值進(jìn)行比較，然后去控制逆變器，改變其脈寬或脈頻，使輸出穩(wěn)定，另一方面，根據(jù)測試電路提供的數(shù)據(jù)，經(jīng)保護(hù)電路鑒別，提供控制電路對電源進(jìn)行各種保護(hù)措施。 5 檢測電路 提供保護(hù)電路中正 在運行中各種參數(shù)和各種儀表數(shù)據(jù)。 輔助電源 實現(xiàn)電源的軟件（遠(yuǎn)程）啟動，為保護(hù)電路和控制電路（ PWM 等芯片）工作供電。 基本原理 開關(guān)電源就是采用功率半導(dǎo)體器件作為開關(guān)元件，通過周期性通斷開關(guān)，控制開關(guān)元件的占空比來調(diào)整輸出電壓。開關(guān)元件以一定的時間間隔重復(fù)地接通和斷開，在開關(guān)無件接通時輸入電源 Vi 通過開關(guān) S 和濾波電路向負(fù)載 RL 提供能量，當(dāng)開關(guān) S 斷開時，電路中的儲能裝置（ L C二極管 D 組成的電路）向負(fù)載 RL 釋放在開關(guān)接通時所儲存的能量，使負(fù)載得到連續(xù)而穩(wěn)定的能量。 0U = onT /T* iU 0U 為負(fù)載兩端的電壓平均值 onT 為開關(guān)每次接通的時間 T 為開關(guān)通斷的工作周期 由式可知，改變開關(guān)接通時間和工作周期的比例， 0U 間電壓平均值也隨之改變，因此，隨著負(fù)載及輸入電源電壓的變化自動調(diào)整 onT 和 T 的比例便使輸出電壓 0U維持不變。改變接通時間 onT 和工作周期比例亦即改變脈沖的占空比，這種方法稱為 “時間比率控制 ”（ TimeRationControl,縮寫為 TRC）。 按 TRC 控制原理，有三種方式： 6 1． 脈沖寬度調(diào)制（ PulseWithModulation,縮寫為 PWM） 開關(guān)周期恒定，通過改變脈沖寬度來改變占空比的方式。 2． 脈沖頻率調(diào)制（ PulseFrequencyModulation,縮寫為 PFM） 導(dǎo)通脈沖寬度恒定，通過改變開關(guān)工作頻率來改變占空比的方式。 3． 混合調(diào)制 導(dǎo)通脈沖寬度和開關(guān)工作頻率均不固定，彼此都能改變的方式，它是以上二種方式的混合。 2 幾種基本類型的開關(guān)電源 開關(guān)電源的分類 開關(guān)電源一般有三種工作模式：頻率、脈沖寬度固定模式，頻率固定、脈沖寬度可變模式，頻率、脈沖寬度可變模式。前一種工作 模式多用于 DC/AC 逆變電源，或 DC/DC 電壓變換；后兩種工作模式多用于開關(guān)穩(wěn)壓電源。另外，開關(guān)電源輸出電壓也有三種工作方式：直接輸出電壓方式、平均值輸出電壓方式、幅值輸出電壓方式。同樣，前一種工作方式多用于 DC/AC 逆變電源，或 DC/DC 電壓變換；后兩種工作方式多用于開關(guān)穩(wěn)壓電源。 根據(jù)開關(guān)器件在電路中連接的方式，目前比較廣泛使用的開關(guān)電源，大體上可分為：串聯(lián)式開關(guān)電源、并聯(lián)式開關(guān)電源、變壓器式開關(guān)電源等三大類。其中，變壓器式開關(guān)電源（后面簡稱變壓器開關(guān)電源）還可以進(jìn)一步分成：推挽式、半橋式、全橋式等多種 ；根據(jù)變壓器的激勵和輸出電壓的相位，又可以分成：正激式、反激式、單激式和雙激式等多種；如果從用途上來分，還可以分成更多種 下面我們先對串聯(lián)式、并聯(lián)式、變壓器式等三種最基本的開關(guān)電源工作原理進(jìn)行簡單介紹，其它種類的開關(guān)電源也將逐步進(jìn)行詳細(xì)分析。 串聯(lián)式開關(guān)電源工作原理 圖 11a 是串聯(lián)式開關(guān)電源的最簡單工作原理圖，圖 11a 中 Ui 是開關(guān)電源的工作電壓，即：直流輸入電壓； K 是控制開關(guān)， R 是負(fù)載。當(dāng)控制開關(guān) K 接通的時候，開關(guān)電源就向負(fù)載 R 輸出一個脈沖寬度為 Ton，幅度為 Ui 的脈沖電壓 Up；當(dāng)控制 開關(guān) K 關(guān)斷的時候，又相當(dāng)于開關(guān)電源向負(fù)載 R 輸出一個脈沖寬度為 Toff，幅度為 0的脈沖電壓。這樣，控制開關(guān) K 不停地 “ 接通 ” 和 “ 關(guān)斷 ” ，在負(fù)載兩端就可以得到一個脈沖調(diào)制的輸出電壓 uo 。 7 圖 11b 是串聯(lián)式開關(guān)電源輸出電壓的波形，由圖中看出，控制開關(guān) K 輸出電壓 uo 是一個脈沖調(diào)制方波，脈沖幅度 Up等于輸入電壓 Ui，脈沖寬度等于控制開關(guān) K 的接通時間 Ton，由此可求得串聯(lián)式開關(guān)電源輸出電壓 uo的平均值 Ua為： Ua = Ui = DUi （ 11） 式中 Ton 為控制開關(guān) K接通的時間