【正文】 發(fā)一種高效率低耗能的照明燈具迫在眉睫。在現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展中，這種高效低耗的照明工具必將取代傳統(tǒng)照明 工具，其實(shí)在我們生活的周邊也可以明顯地感覺(jué)到這些變化。 我們將首先分析 LED 的照明原理，以此選擇合適的電 源結(jié)構(gòu)，最后制定合適的方案來(lái)實(shí)現(xiàn) LED 驅(qū)動(dòng)。但是科技是不斷進(jìn)步的，現(xiàn)如今我們找到了更為節(jié)能高效的照明光源 LED 燈，它的出現(xiàn)引來(lái)一番新的研究熱潮。 當(dāng)然也可以在人為條件下手動(dòng)調(diào)節(jié)光的亮度，或者不必制約于開(kāi)關(guān)器件的位置，采用遙控方式來(lái)調(diào)節(jié)光亮。 2） 在以前的 高樓大廈 ，為了防止有人遺忘關(guān)燈， 公司 時(shí)常會(huì) 雇傭 固定人員巡查大樓來(lái)檢查是否有人忘記關(guān)燈 ，這樣不僅效 率低下而且會(huì)加大開(kāi)支。半導(dǎo)體芯片由兩個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)構(gòu)成，其中一端是空穴占主體的P 型半導(dǎo)體，另外一端為主要都為電子 N 型半 導(dǎo)體。 LED 對(duì)溫度較為敏感，它的發(fā)光亮度與工作溫度有直接關(guān)系，通常溫度越高， LED發(fā)光越弱；溫度越低， LED 發(fā)光越強(qiáng)。 驅(qū)動(dòng)電路 驅(qū)動(dòng)電路是 LED 燈的動(dòng)力模塊，它的性能優(yōu)劣直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的品質(zhì)。 除此之外還包括一些比如保護(hù)電路和啟動(dòng)電路等。 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源，簡(jiǎn)單地稱為開(kāi)關(guān)電源，自從開(kāi)關(guān)電源發(fā)明問(wèn)世后，由于它的高效 25 50 75 100 125 150 波長(zhǎng)（nm) 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 （ 論 文 ） 第 5 頁(yè) 共 30 頁(yè) 節(jié)能因而漸漸代替了初期的晶閘管相控電源與線性穩(wěn)壓電源。 如今開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源被廣泛應(yīng)用于 LED 燈具的驅(qū)動(dòng)電源，所以必須保持恒電流輸出。 智能照明 當(dāng)代人們的生活水平越來(lái)越高，電氣照明工具早已作為最普通的光源進(jìn)入我們生活的每一個(gè)角落。本次設(shè)計(jì)將會(huì)對(duì)智能照明進(jìn)行深入研究。 開(kāi)關(guān)電源控制回路普遍使用的是 PWM 調(diào)制制方法，通過(guò)由比較輸出信號(hào)與基準(zhǔn)，以此為準(zhǔn)則來(lái)判斷控制主回路里開(kāi)關(guān)導(dǎo)通與關(guān)斷的動(dòng)作。非隔離式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)往往有升壓式電路、降壓式電路和升降壓 式電路。斷續(xù)導(dǎo)通工作模式中電感能量將完全移送，也就是在每一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)，轉(zhuǎn)換電感將從電源中獲得的能量全部送到輸出電容中。 1） 正激式：當(dāng)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，能量通過(guò)電感或變壓器加給負(fù)載，而當(dāng)開(kāi)關(guān)管斷開(kāi)時(shí)則停止釋放能量。 正激式變壓器的一次與二次線圈的同名端在同一側(cè)。 當(dāng)開(kāi)關(guān)管 K 被斷掉的一瞬間，為了使勵(lì)磁磁場(chǎng)保持不變，變壓器的一級(jí)和二級(jí)線圈繞組會(huì)產(chǎn)生很大的的反電動(dòng)勢(shì)。 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 （ 論 文 ） 第 8 頁(yè) 共 30 頁(yè) uoUi0U p 、 U p aU a 、 U ota )tUN 30 U ib )c )iiI 0i1i3t0To nTo f fTo nTo f fTo n 圖 24 正激變換器信號(hào)波形圖 圖 24 是正激變換器中幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的電壓與電流波形圖。 2） 反激式：與正激式相反， K 被接通，變壓器電感會(huì)存貯能量，只有 K 斷開(kāi)，反激式變換器將會(huì)向負(fù)載供能。 當(dāng)開(kāi)關(guān)管由接通變?yōu)閿嚅_(kāi)的瞬間，變壓器初級(jí)線圈中的電流突然變?yōu)榱?，由于磁通不能夠突變，所以?Toff 期間，磁通將會(huì)由 N2 線圈繞組中電流產(chǎn)生的磁通來(lái)維持，N2 中會(huì)有反激電流，變壓器將釋放能量，經(jīng)由二極管向電容和負(fù)載供能。開(kāi)關(guān)管接通，變壓器二次側(cè)開(kāi)路，一次側(cè)充能，電容 C 給負(fù)載電阻 R 放電。 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 （ 論 文 ） 第 10 頁(yè) 共 30 頁(yè) 電壓控制模式 如圖 27 所示反饋控制中系統(tǒng)僅出現(xiàn)一個(gè)電壓反饋控制環(huán)，所以稱之為電壓控制模式。 電 壓 控 制器電 流 控 制 器eU*+ufi*+ifVC CLc RL 圖 28 電流模式控制 開(kāi)關(guān)電源的三種調(diào)制方式 按照時(shí)間比率控制原理，開(kāi)關(guān)電源有三種調(diào)制方式，即脈沖寬度調(diào)制方式、脈沖頻率調(diào)制方式以及混合調(diào)制方式。輸出電壓的可調(diào)范圍比較大，只需要很小的負(fù)載。因此，這種方式很適合用于實(shí)驗(yàn)室電源。其解決辦法就是壓制電流的脈沖幅度，讓其波形能夠接近于正弦波，我們將這種技術(shù)稱之為功率因數(shù)校正技術(shù)。 2） 無(wú)源功率因數(shù)校正技術(shù) 此技術(shù)由電容與電感等組成的無(wú)源網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行功率因數(shù)校正，它經(jīng)由提高電流的導(dǎo)通角來(lái)增加功率因數(shù)。 L1L2L0C1C2C0VC OVM 圖 29 無(wú)源功率因數(shù)校正電路 開(kāi)關(guān)電源未來(lái)發(fā)展 1） 高頻化 高頻化可以有效減小電源體積并且提高電源的功率，還可以很好地改善開(kāi)關(guān)電源動(dòng)態(tài)響應(yīng)。我們?cè)?DC/DC 變化器與輸入整流之間加入了有源功率因數(shù)校正技術(shù)更是將功率因數(shù)接近于 100%，輸入電流波形無(wú)限接近于正弦波而且與電壓能夠同相。 3 驅(qū)動(dòng)電路 臨界導(dǎo)通式單級(jí) PFC 反激式變換器原理 如圖 31，經(jīng)過(guò)全橋整流后，輸入的交流電流轉(zhuǎn)換得到脈動(dòng)直流電壓，之后由分壓電阻取樣作為乘法器的一個(gè)輸入信號(hào)。當(dāng)檢測(cè)到一次側(cè)線圈繞組電流為零時(shí)且電壓此刻翻轉(zhuǎn)，觸發(fā)器將輸出高電平，然后 MOS 管導(dǎo)通，此時(shí)一次側(cè)的線圈繞組中的電流開(kāi)始上升。設(shè)變換器二次側(cè)匝數(shù)Ns，一次側(cè)匝數(shù) NP，最小輸入電壓 Vin min，整流管的壓降 VDF，輸出電壓 Vo，最大占空比 Dmax，對(duì)于單端反激變換器必須滿足： 2) 符合磁不飽和的要求。 4） 減小漏感。 濾波電容器設(shè)計(jì) 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源絕大部分工作在矩形波或方波狀態(tài)下工作，因此會(huì)含有較多的諧波電流與電壓。UO淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 （ 論 文 ） 第 15 頁(yè) 共 30 頁(yè) 是輸出電壓； ΔV是輸出紋波電壓。同時(shí)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)速度要盡量快，因此關(guān)斷延遲時(shí)間和開(kāi)通延遲時(shí)間都必須要短。 4）反向 漏電流小 ， 反向漏電流過(guò)大會(huì)增加關(guān)斷損耗并且和反向額定電壓與溫度有關(guān)。在設(shè)計(jì)中，要注意考慮在聯(lián)機(jī)運(yùn)行時(shí)各個(gè)開(kāi)關(guān)電源能夠均流 運(yùn)行，且運(yùn)行時(shí)其中一個(gè)發(fā)生故障不影響其他模塊工作，可以采用運(yùn)算放大器構(gòu)造的均流電路。 UiR1R2R3UHRPUC CUC CC1+R4 圖 31 輸入過(guò)電壓保護(hù)電路原理圖 is+R1ur 11 : n電 流 互 感 器uHSQR復(fù) 位去 封 鎖 P W M 輸出 圖 32 過(guò)電流檢測(cè)及鎖存電路 誤差放大補(bǔ)償網(wǎng) 絡(luò) 反饋環(huán)路一般不穩(wěn)定，為了讓反饋環(huán)路能夠穩(wěn)定可以加入補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。 單片機(jī)控制模塊遙 控 模 塊光 照 檢 測(cè) 模 塊人 體 感 應(yīng) 模 塊時(shí) 間 控 制 模 塊 繼 電 器 模 塊 手 動(dòng) 控 制 模 塊 圖 41 控制系統(tǒng)功能模塊 單片機(jī) 單片機(jī)是單片微型計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)稱，它集諸多優(yōu)點(diǎn)于一身，例如體積輕巧、成本低廉、使用方便、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)。 GND 連接到地。 P3口 八個(gè)自帶上拉電阻的雙方向 I/O 端口。 /PSEN 外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。 晶振電路 晶振在每一個(gè)單片機(jī)中都是具備的，其在單片機(jī)中具有很重要的作用，晶振電路提供時(shí)鐘頻率，單片機(jī)的所有命令得到執(zhí)行都架構(gòu)在其基礎(chǔ)之上，同時(shí) 單片機(jī)的運(yùn)行速率也和它息息相關(guān)。菲涅爾透鏡具有兩個(gè)作用： 聚焦功能，可以 把 檢測(cè)到的紅外信號(hào)折射在 PIR 上。如果加安菲涅爾透鏡則可以進(jìn)一步提高其檢測(cè)范圍與靈敏度。如 A 的輸入信號(hào)是“ 1” ，則重復(fù)觸發(fā)；相反，則不可以重復(fù)觸發(fā)。 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 （ 論 文 ） 第 21 頁(yè) 共 30 頁(yè) 5 RC2 觸發(fā)封鎖時(shí)間 Ti 的調(diào)節(jié)端口。通常會(huì)接到 VDD，要是定時(shí)器復(fù)位可使其接 “ 0” 信號(hào)。 11 VDD 芯片工作時(shí)電源的正極。 15 1IN 第一級(jí)運(yùn)放器的反相輸入端口。 如果周圍環(huán)境較為明亮，則 R3 阻值下降，芯片 9 號(hào)腳接收到低電平信號(hào) 使得封鎖觸發(fā)信號(hào)。 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 （ 論 文 ） 第 23 頁(yè) 共 30 頁(yè) C 1C 2K 1K 2K 3K 4K 5V s sV D DD 0L E DO S C 2O S C 1K 8K 7K 6S W O 1S W O 3S W O 212345678 91 01 11 21 31 41 51 6B A 5 1 0 4V + 3Y 24 5 5 KC 81 0 0 PC 71 0 0 PR 24 4 ΩR 31KD 2L T EQ 1 AC 64 7 u F+D1圖 49 遙控發(fā)射電路 遙控接收 電路 紅外脈沖信號(hào)解調(diào)及接收器、記憶驅(qū)動(dòng)器、指令譯碼器等幾部分共同組成了遙控接收電路。 12345671 41 31 21 11 098V S SD 1H P 1H P 2H P 3H P 4H P 5V D DO S CC 2C 1C P 2C P 1H P 6S M 5 0 3 212345671 41 31 21 11 098Q 1Q 1 非C P 1R 1D 1S 1V SSV D DQ 2Q 2 非C P 2R 2D 2S 2C D 4 0 1 3 圖 410 SM5032 與 CD4013 引腳圖 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 （ 論 文 ） 第 24 頁(yè) 共 30 頁(yè) V S SD 1H P 1H P 2H P 3H P 4H P 5V D DO S CC 2C 1C P 2H P 6C P 1Q 1Q 1 接C P 1R 1D 1S 1V SSV D DQ 2Q 2 接C P 2R 2D 2S 2Q 1Q 1 接C P 1R 1D 1S 1V SSV D DQ 2Q 2 接C P 2R 2D 2S 2Q 2M F 0 D 3 5 1 02O UT3G N D3 D G8Q 3A1234567891 01 11 21 31 44 0 0 34 0 0 35 0 3 2R 54 3KC 91 0 0 PC 1 00 . 0 3 PC 1 10 . 0 3 PR 71 0 0KR 71 0 0KR 81 0 0 KC D 4 0 1 3V + 5 V接P 1 . 3接P 1 . 4接P 1 . 5C D 4 0 1 3R 42 0 K 圖 411 遙控接收電路 手動(dòng)調(diào)光 手動(dòng)調(diào)光是通過(guò)有按鍵來(lái)控制接收電路中解碼芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)的，手動(dòng)調(diào)光有三個(gè)按鍵，這些按鍵一端接電源，另外一端 接在解碼器的三個(gè)相應(yīng)引腳，這些按鍵將會(huì)控制引腳的高低電平。 光控與時(shí)控的實(shí)現(xiàn) 光亮的時(shí)間 段 控制由輸入單片機(jī)的軟件來(lái)控制。 LS1 的兩端分別與 口和 +5V 電壓相連。驅(qū)動(dòng)電路部分選用了開(kāi)關(guān)電源為驅(qū)動(dòng)電路，開(kāi)關(guān)電源技術(shù)大大提高了系統(tǒng)的功率因數(shù)，使得電能的利用率得到提高同時(shí)也減少了對(duì)電網(wǎng)的污染。結(jié)果證明設(shè)計(jì)結(jié)果達(dá)到了預(yù)期要求。 最后向所有在過(guò)去的日子里幫助過(guò)我，關(guān)心過(guò)我的人表示最真誠(chéng)的謝意！