【正文】 壓 這種供電方式電源效率很低 ,而且系統(tǒng)的可靠也較低 .因?yàn)殡娐吠ㄟ^(guò)電阻降壓 ,受電網(wǎng)電壓變化的干擾較大 ,不容易做成穩(wěn)壓電源 ,并且降壓電阻本身還要消耗很大部分的能量 。 理想的 LED 驅(qū)動(dòng)方式是采用恒壓、恒流 .但驅(qū)動(dòng)器的成本增加 .其實(shí)每種驅(qū)動(dòng)方式均有優(yōu)、缺點(diǎn) ,根據(jù) LED 產(chǎn)品的要求、應(yīng)用場(chǎng)合 ,合理選用 LED 驅(qū)動(dòng)方式 ,精確設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電源成為關(guān)鍵 .LED 雖然在節(jié)能方面比普通光源的效率高 ,但是 LED 光源卻不能像一般的光源一樣可以直接使用公用電網(wǎng)電壓 ,它必須配有專用電壓轉(zhuǎn)換設(shè)備 ,提供能夠滿足 LED 額定的電壓和電流 ,才能使 LED 正常工作 ,也就所謂的 LED 專用電源 . 但由于各種規(guī)格不同的 LED 電源的性能和轉(zhuǎn)換效率各不相同 ,所以選擇合適、高效的 LED 專用電源 ,才能真正展露出 LED光源高效能的特性 .因 為低效率的 LED電源本身就需要消耗大量電能 ,所以在給 LED 供電的過(guò)程中就無(wú)法凸顯 LED 的節(jié)能特點(diǎn) .總之 ,LED 電源在 LED工作中的穩(wěn)定性、節(jié)能性、壽命長(zhǎng)短 ,具備重要的作用 . LED 具有類似于二極管的正向 VI 特性 .在低于 LED 開(kāi)啟閾值 (白光 LED 的開(kāi)啟電壓閾值大約為)時(shí) ,通經(jīng)該 LED 的電流非常小 .在高于該閾值時(shí) ,電流會(huì)以正向電壓形式成指數(shù)倍遞增 .這就允許將LED定型為帶有一個(gè)串聯(lián)電阻的電壓源 ,其中帶有一則警示說(shuō)明 :本模型僅在單一的工作 DC電流下才有效 .如果 LED中的 DC電流發(fā)生改變 ,那么該模型的電 阻也應(yīng)隨即改變 ,以反映新的工作電流 .在大的正向電流下 ,LED中的功率耗散會(huì)使設(shè)備發(fā)熱 ,此舉將改變正向壓降和動(dòng)態(tài)阻抗 .在確定 LED阻抗時(shí)充分考慮散熱環(huán)境是非常重要的 . 當(dāng)通過(guò)降壓穩(wěn)壓器驅(qū)動(dòng) LED時(shí) ,LED常常會(huì)根據(jù)所選的輸出濾波器排列來(lái)傳導(dǎo)電感的 AC 紋波電流和 DC 電流 .這不僅會(huì)提高 LED 中電流的 RMS振幅 ,而且還會(huì)增大其功耗 .這樣就可提高結(jié)溫并對(duì) LED 的使用壽命產(chǎn)生重要影響 .如果我們?cè)O(shè)定一個(gè) 70%的光輸出限制作為 LED 的使用壽命 ,那么 LED的壽命就會(huì)從 74 攝氏度度下的 15,000小時(shí)延長(zhǎng)到 63 攝氏度度下的 40,000小時(shí) .LED的功率損耗由 LED 電阻乘以 RMS 電流的平方再加上平均電流乘以正向壓降來(lái)確定 .由于結(jié)溫可通過(guò)平均功耗來(lái)確定 ,因此即使是較大的紋波電流對(duì)功耗產(chǎn)生的影響也不大 .例如 ,在降壓轉(zhuǎn)換器中 ,等于 DC 輸出電流 (Ipkpk=Iout)的峰至峰紋波電流會(huì)增加不超過(guò) 10%的總功率損耗 .如果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)上面的損耗水平 ,那么就需要降低來(lái)自電源的 AC 紋波電流以便使結(jié)溫和工作壽命保持不變 .一條非常有用的經(jīng)驗(yàn)法則是結(jié)溫每降低 10 攝氏度 ,半導(dǎo)體壽命就會(huì)提高兩倍 .實(shí)際上 ,由于電感器的抑制作用 ,因此大多數(shù)設(shè)計(jì)就趨向于更低的紋 波電流 .此外 ,LED 中的峰值電流不應(yīng)超過(guò)廠商所規(guī)定的最大安全工作電流額定值 . 大功率 LED被稱為 “綠色光源 ”,它將向大 LED電流 (300mA 至 )、高效率 (60至 120 流明 /瓦 )、亮度可調(diào)的方向發(fā)展 . 由于大功率 LED 在壽命上具有很大優(yōu)勢(shì) ,所以發(fā)展前景非常廣闊 ,其中最被看好的照明應(yīng)用是汽車、醫(yī)療設(shè)備和儀器儀表及其它特種照明環(huán)境 .但這些應(yīng)用對(duì) LED 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)也提出了新的要求 ,包括 :輸浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣 電子工程 學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 11 入電壓范圍一般要求為 6V 到 24V。 2:亮度隨電壓而變化 。 6:一批貨功率相差很大 ,達(dá)二瓦以上 . 浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣 電子工程 學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 12 第三章 LED驅(qū)動(dòng)器 白光 LED驅(qū)動(dòng)器的要求 驅(qū)動(dòng)器可以看作是向白光 LED 供電的特殊電源，可以驅(qū)動(dòng)正向壓降為 ~ LED，并根據(jù)需要驅(qū)動(dòng)串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)的多個(gè)白光 LED，滿足驅(qū)動(dòng)電流的要求。 ③ 在多個(gè)白光 LED 并聯(lián)使用時(shí)，要求各白光 LED 的電流相匹配，使亮度均勻。 ⑦ 小尺寸封裝，并要求外圍組件少而小，使所占印制板面積小。 過(guò)去認(rèn)為有電感的升壓式 DC/DC 變換器可輸出較大的電流?？梢杂米靼坠?LED 驅(qū)動(dòng)電源的集成器件品種較多，大致分為恒流源、電荷泵和開(kāi)關(guān)電源三種類型。但因白光 LED的“色溫”也與工作電流直接有關(guān)，這類控制方案會(huì)使光源在整個(gè) 亮度調(diào)節(jié)范圍內(nèi)的顏色一致性變得很差，故而僅能用于按鈕照明之類對(duì)于顏色保真度要求很低的場(chǎng)合。此時(shí)，按照傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，通常需為每只白光 LED配備獨(dú)立的限流電阻，借以克服白光 LED 正向壓降一致性 差以及不可直接并聯(lián)工作的弊端。可以用作白光 LED驅(qū)動(dòng)器的電源變換器件包括不少種類，其中應(yīng)以電壓輸出型電荷泵電路最為簡(jiǎn)單?？刂瓢坠?LED 亮度的脈寬調(diào)制信號(hào)可由器件的判斷控制（ SD）端送入，其重復(fù)頻率應(yīng)在 60Hz以上，以免 LED 產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象；但也不宜超過(guò) 200Hz，以保證開(kāi)關(guān)電容器具有足夠的放電時(shí)間。 LTC32005 電壓輸出型電荷泵集成器件與 LM3354 的浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣 電子工程 學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 14 結(jié)構(gòu)相似，但體積較為小巧，而且僅需一個(gè)開(kāi)關(guān)電容；工作電壓為 3~，工作頻率為 2MHz，輸出電流可達(dá) 100mA；唯其 5V額定輸出電壓偏高，因而限流電阻的壓降亦偏大，對(duì)整體電源變換頻率有一定的影響。 電流輸出型電荷泵 LM2794以電流鏡作為輸出級(jí)，因而可以省去限流電阻，但會(huì)增加器件的功耗。該切換閾值也有 250mV左右的回差以防輸出紋波惡化。該器件的典型工作頻率約為 600kHz，具有三路電流輸出，每路為5~18mA。 目前，小功率集成電感升壓式 開(kāi)關(guān)變換器多帶有作為功率開(kāi)關(guān)的片內(nèi) N 溝道 MOSFET 管，但是儲(chǔ)能電感通常仍需外接。 LT1937 電感升壓式開(kāi)關(guān)變換器片內(nèi)功率開(kāi)關(guān)的耐壓值高達(dá) 36V，可以驅(qū)動(dòng)六只白光 LED 串聯(lián)組成的單路負(fù)載。 LM2704 的特點(diǎn)在于片內(nèi)功率開(kāi)關(guān)峰值電流可達(dá) ，導(dǎo)通電阻僅為 ，故而電源變換效率較高，同時(shí)易于解決小型封裝器件的散熱問(wèn)題。按照常規(guī)，器件生產(chǎn)廠商提供的電源變換效率指標(biāo)均定義為輸出電功率與輸入電功率之比，但是白光 LED的正向壓降往往相差數(shù)百毫伏之多，足以影響其實(shí)際消耗功率在驅(qū)動(dòng)器件輸出總功率中所占的比例，即白光 LED驅(qū)動(dòng)電路中消耗于限流電阻或電流鏡輸出管壓降之類的無(wú)用功率對(duì)于實(shí)際的電源變換效率往往具有很大影響，采用不同電 路結(jié)構(gòu)形式的驅(qū)動(dòng)器件尤為顯著。 目前提高驅(qū)動(dòng)電路變換效率 的余地可以說(shuō)已經(jīng)相當(dāng)有限，然而從白光 LED本身的發(fā)光效率看來(lái)卻還大有潛力。另外，在大功率白光 LED 的開(kāi)發(fā)方面亦有所進(jìn)展，目前已經(jīng)研制成功正向電流達(dá)到數(shù)百毫安的 LED，在作為交通信號(hào)等適應(yīng)白晝使用的照明指示光源方面頗 有競(jìng)爭(zhēng)力。液晶屏有效顯示面積為 132 39mm2，點(diǎn)距為 。 第一代白光 LED驅(qū)動(dòng)器采用限流電阻進(jìn)行電流匹配，以補(bǔ)償正向電壓的差異，從而保證白光 LED亮度的一致性。對(duì) LED進(jìn)行連接時(shí)采用串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)的方式聯(lián)決于應(yīng)用的需要，每種配置方案都有本身的優(yōu)點(diǎn)和不足之處。采用串聯(lián)方式連接可保證其電流相同，因此所有白光 LED的亮度都是一致的。每只白光 LED都有一個(gè)串行連接的限流電阻，用來(lái)設(shè)置電流值并匹配各只白光 LED之間的電流。利用檢測(cè)到的電流來(lái)調(diào)節(jié)第一只白光 LED的正向工作電流，余下白光 LED的限流電阻的電流會(huì)與第一只白光 LED的電流進(jìn)行匹配。 白光 LED需要的正向電壓相對(duì)較高。飛兆半導(dǎo)體 最新的 FAN5608系列 LED驅(qū)動(dòng)器整合了所有的亮度控制方式（數(shù)字、模擬、 PWM），并支持特殊配置方案，容許兩個(gè)恒流源驅(qū)動(dòng)多個(gè)白光 LED串，每串 LED都具有獨(dú)立的亮度控制，可以在兩個(gè)白光 LED串上連接 4只串聯(lián)白光 LED，從 而滿足驅(qū)動(dòng) 8只白光 LED的要求 。 LM3402/LM3402HV是一款真正的降壓型穩(wěn)壓器， 其輸出電壓范圍沖 Vo（ min）為 200mV（參考電壓）擴(kuò)展到由最小關(guān)斷時(shí)間（典型值 300ns）決定 Vo9（ max）。在輸入電壓 642V的范圍內(nèi)，開(kāi)關(guān)頻率為 590kHz610kHz。 LED陣列的電流 Iled為 350mA，是許多 1W功率 LED的典型值，為了調(diào)節(jié)該值，電流設(shè)定電子 Rsns值根據(jù)計(jì)算 Tsns=220ns。 浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣 電子工程 學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 18 PWM調(diào)光 DDIM1端口為脈沖寬度調(diào)節(jié)（ PWM）信號(hào)提供輸入端，可對(duì) LED陣列進(jìn)行調(diào)光。鏈接 DIM 到一個(gè)固定的邏輯低電平會(huì)禁止輸出， DIM 引腳處于開(kāi)路狀態(tài)時(shí)，對(duì) LM3402/LM3402HV進(jìn)行賦能。該方法所取的折中就是，當(dāng) LED關(guān)閉會(huì)有滿幅電流通過(guò) Q1，從而導(dǎo)致較低的效果。 輸出開(kāi)路 將 OFF端口接地，從而將 LM3402/LM3402HV置于一個(gè)低功率關(guān)機(jī)狀態(tài) （典型值為 90υ A），在正常工作期間，該端口應(yīng)始終保持在開(kāi)路狀態(tài)。還有一種方法就是在位置 Z1和 RZ處放置齊納二極管和齊納限流電阻，在輸出 Z1處的一個(gè)意外開(kāi)路將會(huì)使 電路進(jìn)入反向偏置，并迫使 CS引腳電壓上位拉至等于輸出電壓。 雖然畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多，過(guò)程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。比如我的設(shè)計(jì) LED燈驅(qū)動(dòng)電源 就有很大的不足，在這個(gè)能源緊缺節(jié)能被高度重視的社會(huì)中，這無(wú)疑是很讓我自身感到遺憾的，可這些不足正是我們?nèi)ジ玫难芯扛玫膭?chuàng)造的最大動(dòng)力，只有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題面對(duì)問(wèn) 題才有可能解決問(wèn)題，不足和遺憾不會(huì)給我打擊只會(huì)更好的鞭策我前行，今后我更會(huì)關(guān)注新技術(shù)新設(shè)備新工藝的出現(xiàn)，并爭(zhēng)取盡快的掌握這些先進(jìn)的知識(shí)，更好的為祖國(guó)的四化服務(wù) 。 謹(jǐn)以此文獻(xiàn)給他們！ 浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣 電子工程 學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 22 附 件一 實(shí)物照片 浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣 電子工程 學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 23 浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣 電子工程 學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 24 。本文能夠成功的完成，要特別感謝我的導(dǎo)師唐常杰教授的關(guān)懷和教導(dǎo)，感謝各位師兄師姐特別是殷華蓓師姐的關(guān)心和幫助。和老師的溝通交流更使我從經(jīng)濟(jì)的角度對(duì)設(shè)計(jì)有了新的認(rèn)識(shí)也對(duì)自己提出了新的要求 . 提高是有限的但提高也是全面的，正是這一次設(shè)計(jì)讓我積累了 無(wú)數(shù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，使我的頭腦更好的被知識(shí)武裝了起來(lái)，也必然會(huì)讓我在未來(lái)的工作學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出更高的應(yīng)變能力，更強(qiáng)的溝通力和理解力?；?LM3402驅(qū)動(dòng) LED電路如下圖 浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣 電子工程 學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 19