【正文】 color pure and strong Semiconductor PN junction produce their own color, pure, strong, rich colors plus three primary colors of digital technology, evolution of arbitrary color。衷心感謝我的指導(dǎo)老師曹建忠老師。所以建議在工程可以采取下列散熱措施：LED燈采用鋁基板散熱；功率器件均勻排布；盡可能避免將LED驅(qū)動(dòng)電路與散熱部分貼近設(shè)計(jì)；抑制封裝至印刷電路基板的熱阻抗；提高LED芯片的散熱順暢性以降低熱阻抗。并且，詳細(xì)介紹了基于PT4115的大功率LED恒流驅(qū)動(dòng)的原理、優(yōu)點(diǎn)、以及其電路的實(shí)現(xiàn)。二極管的反向電壓應(yīng)大于最大輸入電壓的 。各系列產(chǎn)品均提供有 （ ）、5V（ ）、12V（ 12）、15V（ 15）及可調(diào)（ADJ）等多個(gè)電壓檔次產(chǎn)品。因此，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的功耗極低，其平均工作效率可達(dá) 70%～90%。按KK2則可以把燈按滅或一下子調(diào)到最亮。PWM調(diào)光措施相對(duì)于傳統(tǒng)的線性調(diào)光，不影響LED的光效。由于工作在高頻脈沖狀態(tài)，D1應(yīng)選用正向壓降小，恢復(fù)速度快的肖特基二極管，本設(shè)計(jì)選用市面常用的IN5822。RS是取樣電阻，控制PT4115輸出電流的大小，它決定恒流源的絕對(duì)精度。內(nèi)部功率開(kāi)關(guān)關(guān)斷，LED電流也降為零。 圖43 功率開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí) 圖44 功率開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)高端電流采樣結(jié)構(gòu)使得外部元器件數(shù)量很少，采用1%精度的采樣電阻，LED輸出電流控制在正負(fù)5%的精度。PT4115主要參數(shù)如下： ? 輸入范圍從6V到30V，擊穿電壓45V? ，內(nèi)置大功率MOFET? 效率高達(dá)97％? 超低的關(guān)斷電流? 177。6V至30V的輸入電壓范圍使其適用于多種應(yīng)用，如汽車等蓄電池供電、太陽(yáng)能供電、工業(yè)和建筑照明。 芯片比較選取 使用LED的新型照明設(shè)計(jì)一般都比白熾燈設(shè)計(jì)昂貴，所以從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，必須用更高效率的發(fā)光來(lái)極大地降低耗電成本。通常調(diào)制頻率為1kHz到200kHz之間。如果在1秒鐘內(nèi)將此過(guò)程重復(fù)10次，(9V的50%)上一樣。圖216（a）是一個(gè)占空比為10%的PWM輸出，即在信號(hào)周期中，10％的時(shí)間通，其余90％的時(shí)間斷。此外，許多微控制器和DSP已經(jīng)在芯片上包含了PWM控制器，這使數(shù)字控制的實(shí)現(xiàn)變得更加容易了。 PWM調(diào)光技術(shù)了解PWM調(diào)光原理，先得了解一下占空比概念。 單片機(jī)復(fù)位電路 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的復(fù)位電路見(jiàn)圖2－15所示。結(jié)合本設(shè)計(jì)的要求采用內(nèi)部振蕩方式，所選的晶振為12MHz。 STC89C52單片機(jī)簡(jiǎn)介STC89C52是低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8K bytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器(EPROM)和256 bytes的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器(CPU)和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大STC89C52單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場(chǎng)合。在電流控制型DC/DC變換器中，由于內(nèi)環(huán)采用了直接的電感電流峰值限制，可以及時(shí)準(zhǔn)確地檢測(cè)功率開(kāi)關(guān)管和電感上的瞬態(tài)電流，自然形成了對(duì)每個(gè)周期內(nèi)峰值電流脈沖檢測(cè)電路。由此可總結(jié)出，無(wú)論輸入電壓VDC如何波動(dòng)，電流控制模式同樣也能通過(guò)改變開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間Ton（也就是改變了占空比），使得最終的輸出電壓維持在Vo =Vref(1+R2 /R1)。電流控制模式可以分為峰值電流模式控制（PCM: Peak Current Mode）和平均電流模式控制（ACM: Average Current Mode），ACM是在PCM的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，通常情況下電流控制模式所說(shuō)的就是峰值電流控制模式。因電感電流上升和下降的絕對(duì)值相等，則，化簡(jiǎn)得。Q1關(guān)斷結(jié)束后，電感上的電流降低到I1。LC濾波器接在V1和Vo之間它使輸出點(diǎn)Vo成為幅值等于V DC*Ton/T的無(wú)尖鋒無(wú)紋波的直流電壓。下面分別介紹電壓控制模式和電流控制模式的原理和特點(diǎn)。采用Boost可以實(shí)現(xiàn)高于輸入電源電壓的輸出幅值。但它的主要缺點(diǎn)是只能提供有限的輸出電壓范圍，大多數(shù)充電泵電路的輸出電壓增益為輸入電壓的1，3/2，或2倍。當(dāng)輸入電壓增大時(shí)，流過(guò)LED上的電流增加，反饋電壓增大使得功率管Q1的動(dòng)態(tài)電阻減小，流過(guò)Q1的電流將會(huì)增大，這樣就增大了限流電阻Rload上的壓降，從而使得LED上的電流和電壓保持恒定。圖24 電阻限流電路這個(gè)應(yīng)用方案簡(jiǎn)單易行，只需要一個(gè)限流電阻就可以控制LED的光強(qiáng)，但存在不少的缺點(diǎn):輸入電壓的微小變化都會(huì)導(dǎo)致LED電流的變化，從而影響光通量輸出；限流電阻上會(huì)消耗大量的功率而使得整個(gè)系統(tǒng)效率不高；當(dāng)這種調(diào)光方式在對(duì)白光LED燈進(jìn)行亮度調(diào)節(jié)時(shí)，會(huì)使LED發(fā)出的白光顏色發(fā)生偏移，不利于把這種控制方式用于日常照明系統(tǒng)，所以這種方式多用在對(duì)光色要求不高的情況。混聯(lián)驅(qū)動(dòng)是串/并聯(lián)兩種方式的綜合，適合于驅(qū)動(dòng)大量LED的場(chǎng)合。另外，如果一個(gè)LED斷開(kāi)，則整個(gè)LED串就熄滅。當(dāng)電壓超過(guò)某一值后，正向電流隨電壓迅速增加，從而使LED發(fā)光。圖21 不同白光LED的電流—電壓特性之間的差異性圖21所示的是不同白光LED之間，甚至是從同一產(chǎn)品批次中隨機(jī)挑選的LED之間的正向電流電壓特性的差異。為解決當(dāng)前問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了以AT89C52 單片機(jī)為核心的白光LED 燈系統(tǒng)，采用PT4115 大功率LED 恒流驅(qū)動(dòng)方案，可實(shí)現(xiàn)對(duì)LED 臺(tái)燈的PWM 調(diào)光控制，在實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能的同時(shí)，為家庭使用提供了極大的便捷。預(yù)計(jì)未來(lái)，LED燈具對(duì)全球照明工業(yè)將造成巨大的沖擊。表12列出了目前產(chǎn)生白光LED的主要方法。主要問(wèn)題是目前LED驅(qū)動(dòng)電路的性能還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)高效率轉(zhuǎn)換，其中關(guān)鍵的技術(shù)問(wèn)題是驅(qū)動(dòng)電子系統(tǒng)的電子能量轉(zhuǎn)換效率由于離散范圍極大、參數(shù)難于控制，其高低和穩(wěn)定性就成了整個(gè)LED實(shí)用技術(shù)與產(chǎn)品參數(shù)的重中之重。一個(gè)白熾燈消耗的能源中有97％被浪費(fèi)?；葜輰W(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）DCDC LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄中文摘要 I英文摘要 II第一章 緒 論 1 白光LED發(fā)展的背景和意義 1 白光LED的發(fā)展簡(jiǎn)介 2 課題介紹與研究意義 4第二章 用到相關(guān)知識(shí) 5 LED發(fā)光原理 5 白光LED的伏安特性 5 白光LED的連接方式 7 串聯(lián)驅(qū)動(dòng) 8 并聯(lián)驅(qū)動(dòng) 8 混聯(lián)驅(qū)動(dòng) 8 LED驅(qū)動(dòng)現(xiàn)狀研究 8 電阻限流電路 8 線性控制電路 9 電荷泵升壓電路 10 開(kāi)關(guān)變換電路 11 脈寬調(diào)制型（PWM）開(kāi)關(guān)電源原理 12 電壓控制模式 13 電流控制模式 16 STC89C52單片機(jī)簡(jiǎn)介 18 STC89C52單片機(jī)主要性能參數(shù)熒光燈雖然稍好一些，但仍然浪費(fèi)了85％的能量。其次，空間的限制要求LED驅(qū)動(dòng)器必須小巧且高效。從理論和技術(shù)的發(fā)展分析，白光LED的光效可以達(dá)到283lm/W。正因?yàn)榇?，各界都?duì)白光LED寄以厚望，LED也享有“綠色照明光源”之稱。第二章 用到相關(guān)知識(shí) LED發(fā)光原理發(fā)光二極管的核心部分是由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體組成的晶片，在p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過(guò)渡層，稱為pn結(jié)。圖中橫坐標(biāo)為通過(guò)不同LED的正向電流，縱坐標(biāo)為對(duì)應(yīng)的外加正向電壓。但如果采用恒壓源驅(qū)動(dòng)，VF的微小變化就會(huì)引起IF的較大變化，從而會(huì)引起LED發(fā)光亮度的較大變化。當(dāng)采用恒定電壓驅(qū)動(dòng)時(shí)，如果某個(gè)LED短路，則余下的LED的正向壓降會(huì)增加，致使電流增大，可能會(huì)燒毀LED燈和電路。當(dāng)然，以上分類并沒(méi)有絕對(duì)的優(yōu)劣之分，還要看實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)合。 線性控制電路 與電阻限流法相比，線性控制法在精度上有了很大的提高。分流調(diào)節(jié)器同樣由于串入了限流電阻，系統(tǒng)的效率不高，并且在輸入電壓變化范圍比較寬的情況下很難做到恒流輸出。若要驅(qū)動(dòng)多個(gè)LED時(shí)，必須采用并聯(lián)驅(qū)動(dòng)方式。與電荷泵電路不同的是Boost理論上的升壓增益可以無(wú)窮大，所以在連接多個(gè)LED方式時(shí)可以采用串聯(lián)方式，保證了每個(gè)LED的發(fā)光亮度都相同，并且限流電阻也只需要一個(gè)，有效的提高了整個(gè)系統(tǒng)的效率，可以說(shuō)是所有驅(qū)動(dòng)電路中效率最高的。 電壓控制模式取代線性變換器的開(kāi)關(guān)型變換器早在20世紀(jì)60年代就開(kāi)始應(yīng)用。圖28電壓模式開(kāi)關(guān)電源Buck拓?fù)涞脑韴D其邏輯關(guān)系是，當(dāng)VDC上升時(shí)，則Vo上升，誤差放大器輸出電壓Vea下降，鋸齒波高于Vea的時(shí)間提前，也就是Q1導(dǎo)通時(shí)間Ton縮短，使得Vo =V DC *Ton/T保持不變；同理，如果VDC下降，則Q1導(dǎo)通時(shí)間Ton延長(zhǎng)，最終的結(jié)果也保證Vo不變。當(dāng)Q1再次導(dǎo)通時(shí)，D1的電流減少，Q1上的電流迅速增加并取代了二極管的D1正向電流直到D1上的電流為零，D1再次反偏，V1恢復(fù)到VDC，電感的電流開(kāi)始重復(fù)前一個(gè)周期的變化過(guò)程。從控制理論的角度分析，電壓模式控制在整個(gè)控制電路中只有一個(gè)反饋環(huán)路，是一種單環(huán)控制系統(tǒng)。電流控制模式是在電壓控制模式的基礎(chǔ)上，增加一個(gè)電流負(fù)反饋的環(huán)節(jié)，電感電流不再是一個(gè)獨(dú)立變量，從而使開(kāi)關(guān)電源變換器成為一個(gè)一階無(wú)條件的穩(wěn)定系統(tǒng)，它只有單個(gè)極點(diǎn)和90度相位滯后，從而很容易不受約束的得到大的開(kāi)環(huán)增益和完善的小信號(hào)、大信號(hào)特性。從圖34上觀察可以發(fā)現(xiàn)，與電壓模式控制單一閉環(huán)相比，電流控制模式是雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，外環(huán)由輸出電壓反饋電路形成，由電壓外環(huán)控制電流內(nèi)環(huán)，即內(nèi)環(huán)電流在每個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)上升，直到達(dá)到電壓外環(huán)設(shè)定的誤差電壓閾值，電流內(nèi)環(huán)是瞬時(shí)快速地對(duì)每個(gè)周期的脈沖電流采樣，檢測(cè)輸出電感的電流動(dòng)態(tài)變化，電壓外環(huán)只負(fù)責(zé)控制輸出電壓。只要給定或者限制參考電流，就可以準(zhǔn)確地限制流過(guò)功率開(kāi)關(guān)管和電感中的最大電流，也可以有效地克服輸入電壓浪涌產(chǎn)生很大地尖峰電流從而損壞功率開(kāi)關(guān)管等這類故障誘因。因此，在這里我選用STC89C52單片機(jī)來(lái)完成，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、編程方便、經(jīng)濟(jì)、易于連接等優(yōu)點(diǎn)，特別是其內(nèi)部定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)資源豐富，有應(yīng)用價(jià)值。第9引腳為復(fù)位輸入端,接上電容,電阻構(gòu)成上電復(fù)位電路。圖2－15復(fù)位電路圖復(fù)位操作完成單片機(jī)內(nèi)電路的初始化，使單片機(jī)從一種確定的狀態(tài)開(kāi)始運(yùn)行。占空比的解釋可以歸納為如下幾種：1）在一串理想的脈沖序列中（如方波），正脈沖的持續(xù)時(shí)間與脈沖總周期的比值。簡(jiǎn)而言之，PWM是一種對(duì)模擬信號(hào)電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法。圖216（b）和圖216（c）顯示的分別是占空比為50%和90%的PWM輸出。這種情況下，占空比為50%，調(diào)制頻率為10Hz。 第三章 設(shè)計(jì)總思路 設(shè)計(jì)思想LED驅(qū)動(dòng)電路除了要滿足安全要求外，還應(yīng)具備兩個(gè)基本功能：一是盡可能保持恒流特性，又使其在電源電壓發(fā)生的變動(dòng)時(shí)，仍應(yīng)能保持輸出的電流在的范圍內(nèi)變動(dòng)；二是應(yīng)保持較低的自身功耗，這樣才能使LED的系統(tǒng)效率保持在較高水平。 為了確保最佳性能和長(zhǎng)工作壽命，LED需要一個(gè)有效的驅(qū)動(dòng)電路。 PT4115芯片了解PT4115是一款連續(xù)電感電流導(dǎo)通模式的降壓恒流源，適合綠色照明LED燈的驅(qū)動(dòng)電路。 5％輸出電流精度? LED開(kāi)路保護(hù)? 模擬PWM調(diào)光功能選擇，高達(dá)5000:1的PWM調(diào)光比? 內(nèi)部含有抖頻特性，有效地改善了EMI恒流驅(qū)動(dòng)芯片PT4115的5腳封裝的管腳圖如圖41所示，內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖42，其管腳 圖41 PT4115封裝管腳描述如下：管腳1：SW，功率開(kāi)關(guān)的漏端；管腳2：GND，信號(hào)和功率；管腳3：DIM，開(kāi)關(guān)使能、模擬和PWM 調(diào)光端；管腳4：CSN，電流采樣端，采樣電阻接在CSN和VIN端之間；管腳5：VIN，電源輸入端，必須就近接旁路電容。PT4115可以在DIM管腳加PWM信號(hào)進(jìn)行調(diào)光，PWM調(diào)光的頻率范圍從100HZ到20KHZ以上。關(guān)斷期間，內(nèi)部穩(wěn)壓電路保持待機(jī)工作，靜態(tài)電流僅為95uA。RS的阻值與負(fù)載電流大小有關(guān)，一般用下面公式計(jì)算： (42)本設(shè)計(jì) LED 光源采用20 只小功率白光LED 燈珠并聯(lián)方式，且每只LED 燈珠額定電流為20mA,則PT4115 恒流驅(qū)動(dòng)輸出最大電流IOUT 應(yīng)為400mA，則采樣電阻RS的大小為： (43)。芯片PT4115的DIM端可外接PWM脈沖或直流電壓調(diào)光，也可以接熱敏電阻作輔助溫度控制和自動(dòng)亮度控制。PWM調(diào)光的基本原理是保持LED正向?qū)娏骱愣?，而通過(guò)控制電流導(dǎo)通和關(guān)斷的時(shí)間比例，即控制每個(gè)周期電流導(dǎo)通的時(shí)間。 單片機(jī)供電電路本電路應(yīng)用了開(kāi)關(guān)電源原理，采用LM2576穩(wěn)壓芯片設(shè)計(jì)而成，與前面LED 恒流驅(qū)動(dòng)電路非常相似且簡(jiǎn)單可行，就是前者是輸出恒定的電流，而后者是輸出穩(wěn)定的電壓。在相同電壓降的條件下，開(kāi)關(guān)電源調(diào)節(jié)器件與線性穩(wěn)壓器件相比具有少得多的“熱損失”。此外，該芯片還提供了工作狀態(tài)的外部控制引腳。參考文獻(xiàn)中推薦使用 1N582x系列的肖特基二極管，本設(shè)計(jì)中使用IN5822型號(hào)。同時(shí)也詳細(xì)敘述了在采用PT4115實(shí)現(xiàn)恒流驅(qū)動(dòng)過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。隨著大功率LED研發(fā)技術(shù)的不斷突破，超高亮度的LED相繼問(wèn)世，特別是白光LED的發(fā)光效率已經(jīng)超過(guò)了常用的白熾燈。曹老師是一個(gè)親切隨和的人，也是一位學(xué)識(shí)淵博的學(xué)者，他不僅對(duì)理論見(jiàn)解精辟，也擁有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 light structure wood, costsaving。 controllable good fast response time (microsecond order of magnitude) can be repeated frequentlyout,