【正文】 青島理工大學 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文） 題目 LED 照明電源系統(tǒng)設(shè)計 青島理工大學本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 I 摘 要 LED在照明應(yīng)用中，因其具有節(jié)能、壽命長、環(huán)保、體積小、響應(yīng)速度快、可靠性高、調(diào)控方便等諸多優(yōu)點，正作為一種新型照明光源并獲得越來越廣泛的應(yīng)用。 本論文介紹了一種基于 TOP224Y 三端離線式 PWM 集成芯片的反激式開關(guān)穩(wěn)壓電源；分析了 TOP224Y 的特性和工作原理，設(shè)計了一款直流輸出電壓電、流分別為 +12V， +350mA 的單片開關(guān)電源，并對系統(tǒng)開關(guān)電源實用電路及主要單元電路進行了詳細的分析， 進行了參數(shù)值計算、器件的選取與電路設(shè)計；最后，給出 PCB 板電路圖。實驗證明：該開關(guān)穩(wěn)壓電源具有效率高、波紋小、輸出電壓穩(wěn)定等優(yōu)點。 關(guān)鍵詞： TOP224Y； 單片開關(guān)電源；高頻變壓器； PCB 板。 青島理工大學本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 II 目 錄 摘 要 ..................................................................................................... I 目 錄 .................................................................................................... II 第 1 章 緒 論 ....................................................................................... 1 引言 ................................................................................................................... 1 LED 照明的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 .......................................................................... 1 LED 照明目前存在的問題與解決方法 .......................................................... 4 論文主要工作及設(shè)計目標要求 ....................................................................... 5 第 2 章 驅(qū)動電源整體方案設(shè)計 ............................................................ 8 LED 照明驅(qū)動電源的確定 .............................................................................. 8 LED 照明反饋電路的確定 ............................................................................ 11 LED 照明調(diào)制控制方式的確定 .................................................................... 14 小 結(jié) ............................................................................................................... 15 第 3 章 開關(guān)電源主電路的設(shè)計 .......................................................... 16 主電路拓撲及芯片的選擇 ............................................................................ 16 主電路拓撲的選擇 .................................................................................. 16 芯片的選擇及簡介 .................................................................................. 17 開關(guān)電源輸入回路（整流濾波電路）的設(shè)計 ............................................ 20 驅(qū)動變壓器的設(shè)計 ........................................................................................ 21 箝位保護電路的設(shè)計 .................................................................................... 23 輸出整流濾波電路的設(shè)計 ............................................................................ 24 反饋電路的設(shè)計 ............................................................................................ 25 第 4 章 PCB 板設(shè)計 ............................................................................. 27 PCB 技術(shù)簡介 ................................................................................................ 27 PCB 的分類 ............................................................................................. 27 國內(nèi) PCB 技術(shù)的發(fā)展前景 ................................................................... 28 PCB 板設(shè)計應(yīng)注意的問題 ............................................................................ 30 元器件的封裝 ................................................................................................ 33 小結(jié) ................................................................................................................ 35 總 結(jié) ................................................................................................... 36 參考文獻 ............................................................................................... 37 青島理工大學本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 1 第 1 章 緒 論 引言 1879 年，愛迪生發(fā)明了碳絲白熾燈，使照明技術(shù)進入一個嶄新的時代?；仡?20 世紀的照明史，熒光燈、汞燈、高／低壓鈉燈、金屬鹵化物燈、緊湊型熒光燈、高頻無極熒光燈以及微波硫燈等新光源層出不窮。白熾燈從其問世的那一天起就帶有先天性的缺陷，壽命短，鎢絲加熱耗電大，燈泡易碎，而且容易使人觸電。熒光燈的出現(xiàn)，雖說比白熾燈節(jié)電節(jié)能，但對人的視力產(chǎn)生不利的影響，燈管內(nèi)的重金屬汞也有害于人體和環(huán)境。真正引發(fā)照明技術(shù)發(fā)生質(zhì)變的還是 LED的發(fā)明。與傳統(tǒng)照明技術(shù)相比， LED 的最大區(qū)別是結(jié)構(gòu)和材料的不同，它是一種能夠?qū)㈦娔?轉(zhuǎn)化為可見光的半導(dǎo)體。 LED 屬于全固體冷光源，體積極小、結(jié)構(gòu)堅固、重量輕、而且工作電壓低，使用壽命長，節(jié)能環(huán)保。 LED 光源被稱為繼白熾燈、熒光燈、高強度氣體燈之后的第四代光源。 LED 照明的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 目前， LED 已經(jīng)應(yīng)用于各種照明領(lǐng)域，這包括景觀照明、汽車市場、普通照明、道路照明等。 LED 照明市場已經(jīng)逐步形成規(guī)模，如日本松下電工已開始生產(chǎn)“袖珍型 LED 照明燈”，德國 Hella 公司利用白光 LED 開發(fā)了飛機閱讀燈，國內(nèi)明達光電廈門有限公司開始生產(chǎn) LED 路燈等。由于石化資源的匱乏，世界性的能源危機 引起了各國的重視，并紛紛把照明節(jié)電特別是白光 LED 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展納入國家發(fā)展戰(zhàn)略中。面對 LED 照明將要形成的巨大市場，世界上掌握半導(dǎo)體照明技術(shù)的公司，如通用電氣、飛利浦、歐司朗等世界三大照明工業(yè)巨頭、全都啟動大規(guī)模商用開發(fā)計劃，不斷推進半導(dǎo)體照明的發(fā)展。國內(nèi)對 LED 的研究和應(yīng)用也進行了重點投入。 2020 年 l0 月，國家“十一五” 863 計劃“半導(dǎo)體照明工程 ”重大項目正式啟動。我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正在進入自主創(chuàng)新、實現(xiàn)跨越式發(fā)展的重大歷史機遇。我國出現(xiàn)了很多示范性路燈照明實例。隨著 2020 年北京奧運會和 20l0 年上海世博會 的陸續(xù)申辦成功，北京、上海等主要的舉辦城市加大了對景觀照明的投入，受此影響， 2020 年 LED 用于景觀照明市場的規(guī)模達到 億元。可以預(yù)見，未來 LED 將逐漸替代白熾燈、熒光燈等光光源，成為人造光青島理工大學本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 2 源逐流產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于各種照明、顯示和標識，專家估計將會有 1000 億美元的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。 并且 LED 照明與其他照明相比具有以下優(yōu)點： (1) 高效節(jié)能：傳統(tǒng)的照明光源存在光效低 (一般白熾燈光效 20％ 左右，普通節(jié)能燈只有 40％ ~50％ 左右 )、耗電量大、光線中含有大量的紫外線、紅外線輻射，電能絕大部分轉(zhuǎn)化為熱能。按照通常的 光效定義， LED 的光效并不高，但由于 LED的光譜幾乎全部集中在可見光頻段，效率可達 80％～ 90％ ，一般 LED燈使用低電壓、低電流驅(qū)動，功耗低，在相同的照明效果下比傳統(tǒng)光源節(jié)能 80％以上。 (2) 壽命長： LED 為固體冷光源，環(huán)氧樹脂封裝，抗震動，燈體內(nèi)也沒有松動的部分，不存在普通燈絲發(fā)光發(fā)熱易燒、熱沉積、光衰等缺點，使用壽命可高達 6 萬～ 10 萬小時，是傳統(tǒng)光源使用壽命的 10 倍以上。由于壽命長，經(jīng)久耐用，減少了維護和更換的費用，降低了成本。 (3) 綠色環(huán)保：現(xiàn)在廣泛使用的熒光燈、汞燈等光源中含有危害人體健康 的汞，這樣在發(fā)光過程和廢棄后都會對人體的健康和環(huán)境造成危害。而 LED 運用冷光源，眩光小，無輻射，使用中不產(chǎn)生有害物質(zhì)，光譜中沒有紫外線和紅外線，而且廢棄物可回收，沒有污染，不含汞元素，可以安全觸摸，屬于典型的綠色照明光源。 (4)光效高：白熾燈的光效為 12～ 241m／ W，熒光燈的光效為 50～ 701m／W，鈉燈的光效為 90～ 1401m／ W，大部分的耗電變成熱量損耗。目前 LED 的光效為 50～ 1001m／ W左右，世界各國均加緊提高 LED光效的研究，按現(xiàn)在 LED技術(shù)發(fā)展的速度預(yù)測，到 2020～ 2020 年，白光 LED 的光效將達到 l50～ 2020m／ W，遠遠超過其他所有照明光源的光效。 (5) 光色純、光束集中：傳統(tǒng)照明光源的光譜較寬，且發(fā)光方向為整個立體空間，不利于配光和光線的有效利用。而 LED 則為分立的光譜，譜線較窄，色彩豐富、鮮艷，可以有多樣化的色調(diào)選擇和配光，并且 LED 光源發(fā)光大部分集中會聚于中心，發(fā)散角較小，可以有效地控制眩光，從而簡化燈具結(jié)構(gòu)，節(jié)省設(shè)計和制造成本。 (6) 高新技術(shù)：與傳統(tǒng)光源的發(fā)光效果相比， LED 光源是低壓微電子產(chǎn)品，成功地融合了計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、圖像處理技術(shù)和嵌入控制技術(shù)等。 青島理工大學本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 3 LED 在照明領(lǐng)域中的應(yīng)用主要包括以下四個方向的技術(shù)： LED 光源技術(shù)、LED 驅(qū)動電源技術(shù)、 LED 配光技術(shù)和 LED 散熱技術(shù)。本論文主要從 LED 驅(qū)動電源技術(shù)介紹 LED 照明的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。 LED 驅(qū)動電源技術(shù)：原始電源有各種形式，但無論哪種電源，一般都不能直接給 LED 供電。因此，要用 LED 作為照明光源就要解決電源變換這一問題?，F(xiàn)有用原始電源給 LED 供電主要有以下四種情況：低電壓驅(qū)動、過渡電壓驅(qū)動、高電壓驅(qū)動以及市電驅(qū)動。不同的情況在 LED 電源變換器的技術(shù)實現(xiàn)上