【正文】 60V/2A) DO214AC Dfb 1 1N4148 SOD80(GQM) Dz 1 Zener Diode SOD80(GQM) Resd 1 10KΩ SMD 0603 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 24 4 系統(tǒng)的印刷電路板（ PCB）設(shè)計(jì) Protel DXP 軟件簡(jiǎn)介 本設(shè)計(jì)中使用 Altium 公司的 Protel DXP 軟件來(lái)進(jìn)行 PCB 的設(shè)計(jì)。 由 MC34063 組成 的 驅(qū)動(dòng)電源 雖然 成本較低 、 且廣泛應(yīng)用 ，但 還是有它一定的缺點(diǎn) 。開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通與關(guān)斷的頻率稱(chēng)為芯片的工作頻率。相反 當(dāng)振蕩器 處在 放電 的情況下 ， C 輸入端為低電平，觸發(fā)器被復(fù)位，使得輸出開(kāi)關(guān)管處于關(guān)閉狀態(tài)。 基于 MC34063 的 DC/DC 升壓大功率 LED 驅(qū)動(dòng)電路 MC34063 集成電路芯片的簡(jiǎn)介 DC／ DC 轉(zhuǎn)換器所需達(dá)到的主要要求都包括在該芯片之中并且利用該器件設(shè)計(jì)成本較低。即： 由前面的分析可以得到： 化簡(jiǎn)得到： 一個(gè)開(kāi)關(guān)周期當(dāng)中，電感 Lf 都有一個(gè)儲(chǔ)存能量和能量通過(guò) D的釋放過(guò)程，也就是說(shuō)LfLfLf iii ??????? )()(syfinsyfin TDL VVTDLV *)1(*** 0 ???yin DVV?? 110工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 17 必須要有能量送達(dá)到負(fù)載端口。 開(kāi)關(guān)型 DCDC 變換器的基本電路及波形圖如圖 2． 1 所示。過(guò)載、短路、過(guò)熱保護(hù)的問(wèn)題，開(kāi)路保護(hù)或限壓保護(hù) (對(duì)恒流源 )，過(guò)沖保護(hù)(對(duì)恒流插墻式電源 ,如電源無(wú)此保護(hù) ,設(shè)計(jì) LED 電路時(shí)應(yīng)在電路上并聯(lián)，電容以消除次極開(kāi)、關(guān)時(shí)大電流對(duì) LED 的損傷 )。 ③ 由之前介紹我們得到 LED 的電流電壓特性屬于非線(xiàn)性。 ② LED 結(jié)溫與壽命的關(guān)系 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 10 圖 16 LED結(jié)溫與壽命的關(guān)系圖 ③ LED 結(jié)溫與電流的關(guān)系 白光工作電流基本上隨溫度的升高而升高，表現(xiàn)為正溫度特性，近似變化率約為 ℃。 色溫與色品坐標(biāo)的關(guān)系式近似如下： 其關(guān)系曲線(xiàn)如 15 色品圖，由此可見(jiàn)，不要的色品坐標(biāo)可能會(huì)有同樣的色溫 ，所以能唯一決定顏色的參數(shù)是色品坐標(biāo)，色溫只能參考。 不同材料制得的 LED 響應(yīng)時(shí)間各不相同；如 GaAs、 GaAsP、 GaAlAs 其響應(yīng)時(shí)間＜ 109S，GaP 為 107 S。不同的電流直接影響 LED 的 度和 PN結(jié)的結(jié)溫 . LED 的 IV特性具有非線(xiàn)性、整流性質(zhì)：?jiǎn)蜗驅(qū)щ娦?，即外加正偏壓表現(xiàn)低接觸電阻，反之為高接觸電阻。 5萬(wàn)小時(shí)到 10 萬(wàn)小時(shí)之間。 。如體積較小并可以有多只多樣的工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 5 組合、工作時(shí)發(fā)出的熱量較低，不會(huì)產(chǎn)生熱輻射、耗電量較低，安全電壓電流就可以正常工作、使用壽命長(zhǎng)平均可以達(dá)到一萬(wàn)小時(shí)以上、且反應(yīng)的速度較快可以在較高頻率下操作，且較為環(huán)保無(wú)污染等諸多優(yōu)點(diǎn)。 20世紀(jì) 60 年代，科學(xué)家言之成的 LED 是利用了 PN結(jié)光電效應(yīng)發(fā)光的原理。 風(fēng)光互補(bǔ)大功率 LED 路燈的結(jié)構(gòu)圖如果 11 所示。也就是說(shuō)這表示風(fēng)速提高 1倍時(shí)，風(fēng)能將提高 8 倍。且發(fā)出的光強(qiáng)度也絕不亞于普通的照明產(chǎn)品，甚至比普通照明更為出色，光的品質(zhì)也高于普通照明產(chǎn)品。如之前所說(shuō)的太陽(yáng)能與風(fēng)能不管時(shí)間上和在地域上都有很強(qiáng)的互相補(bǔ)充的特點(diǎn)，我國(guó)的季節(jié)特點(diǎn)一般是冬天風(fēng)較大，太陽(yáng)的輻射強(qiáng)度比較??；夏天的風(fēng)比較小，太陽(yáng)的照度輻射光強(qiáng)度比較大，在季節(jié)上可以 相互補(bǔ)充利用。將兩者相結(jié)合 ，且能互補(bǔ)所短，各揚(yáng)所長(zhǎng)。但是單獨(dú)分開(kāi)來(lái)看風(fēng)能和天陽(yáng)能都有它的局限性，首先是風(fēng)力發(fā)電，在地域上只適用于風(fēng)力資源豐富的地區(qū)，且風(fēng)機(jī)成本較高，成本造價(jià)高。近年來(lái)，由于風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)的應(yīng)用具有諸多單一發(fā)電系統(tǒng)不具備的優(yōu)點(diǎn)，因此該系統(tǒng)應(yīng)得到大力推廣和應(yīng)用。如今電器時(shí)代，新的科學(xué)技術(shù)已經(jīng)可以將太陽(yáng)能和風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能為我們服務(wù)。所以一般家電以及普通路燈所用的交流市電不能夠直接 用來(lái)驅(qū)動(dòng)大功率 LED正常工作。 工程學(xué)院可以公布學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容提交至各類(lèi)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行發(fā)布和檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。除 文中已經(jīng)注明引用或參考的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品或成果。正因?yàn)槭沁@樣，所以我們國(guó)家大多數(shù)城鎮(zhèn)郊區(qū)還有很多偏僻的地方以及不方便架設(shè)電網(wǎng)的地方如山區(qū)公路，隧道都由于這些限制無(wú)法安裝路燈照明，隨之而來(lái)的就會(huì)影響到我們的日常生活還有的公共交通安全，并且這樣的條件也不利于當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展提高。并且根據(jù)大功率 LED 路燈的工作要求，以及確保大功率 LED 正常工作的技術(shù)指標(biāo) ,參照現(xiàn)今比較常見(jiàn)且成本較低的驅(qū)動(dòng)電源電路進(jìn)行分析改進(jìn) ,完成了兩套可行的大功率 LED 路燈可用的驅(qū)動(dòng)電路 ,兩套電路相互補(bǔ)充解決了風(fēng)、光互補(bǔ)大功率 LED 路燈驅(qū)動(dòng)電源要求的DC/DC 升壓，恒流輸出、工作效率效率、功率因數(shù)、過(guò)熱保護(hù)等設(shè)計(jì)要 素。 然而單獨(dú)地利用風(fēng)能和太陽(yáng)能由于各種客觀(guān)條件的制約，它都是不穩(wěn)定的。同時(shí)隨著科技的發(fā)展材料造價(jià)的較低，再加上國(guó)家政策的扶持，風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)的成本將會(huì)得到大幅度的降低。而將兩者整合起來(lái)的發(fā)電技術(shù)正是達(dá)到了兩者互補(bǔ)的目的，在各個(gè)方面都達(dá)到了最優(yōu)化的整合配置。其間還涉及一系列復(fù)雜的技術(shù)數(shù)據(jù)與工藝流程。可以廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)難以架設(shè)或者架設(shè)成本過(guò)高的偏遠(yuǎn)地區(qū)或是山區(qū)、隧道、高速公路等地。兩種模式的設(shè)定和控制是通過(guò)路燈控制器的撥碼來(lái)實(shí)現(xiàn)的，并且利用中央控制器對(duì)風(fēng)力發(fā)電以及太陽(yáng)能發(fā)電和蓄電池提供過(guò)載過(guò)充欠壓等多種智能化保護(hù)，現(xiàn)今技術(shù)已經(jīng)完全可以實(shí)現(xiàn)，它的實(shí)現(xiàn)使風(fēng)光互補(bǔ)大功率 LED 路燈可以更可靠的更穩(wěn)定的工作。通常改進(jìn)風(fēng)力機(jī)組的效率曲線(xiàn)，使其符合風(fēng)中可用能量的分布，使它沿整個(gè)曲線(xiàn)都有效率。本設(shè)計(jì)的光源是采用低直流電壓 ~ 的 1W 的大功率 LED。經(jīng)過(guò) 30年的發(fā)展歷程， LED 現(xiàn)已經(jīng)能發(fā)出紅、 橙、黃、綠、藍(lán)等多種多樣的光了。 照明用白光 LED 1）照明用白光 LED 相關(guān)技術(shù)指標(biāo) 照明所用的白光 LED 不同于一般的 LED 產(chǎn)品，在技術(shù)指標(biāo)上有一定的要求 。在 2500K 到 6000K 之間，最好是 2500K 到 3000K 之間。照明光源有嚴(yán)格的色溫標(biāo)準(zhǔn)： 5400K、 5000K、 4000K、 3450K、 2900K、 2700K 以及其相對(duì)應(yīng)的色域，照明光源的色品質(zhì)是相互關(guān)聯(lián)的。 IFM正向峰值電流（正向最大電流）。 ③光通量 表征 LED 總光 輸出的輻射能量，它標(biāo)志器件的性能優(yōu)劣。大功率 LED 供應(yīng)商 一般會(huì)要求四個(gè) Bin 同時(shí)購(gòu)買(mǎi)，如數(shù)量較少時(shí)可以考慮與供應(yīng)商溝通買(mǎi)單個(gè) Bin。大功率 LED 實(shí)際上是一個(gè)電流驅(qū)動(dòng)的低電壓?jiǎn)蜗驅(qū)щ娖骷?。所以大功?LED 不能直接用簡(jiǎn)單的直流電壓源供電工作，因此采取限流措施是必要的，否則大功率 LED會(huì)隨著其溫度的升高流過(guò)的電流過(guò)大而損壞。 [1] [1]周志敏，周紀(jì)海，紀(jì)愛(ài)華 LED 照明技術(shù)與應(yīng)用電路 [D] 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 13 2 DCDC 轉(zhuǎn)換電路的原理和控制策略分析 2． 1 DCDC 轉(zhuǎn)換電路兩種電路結(jié)構(gòu)的分析 要解決大功率 LED 的驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，就首先要解決好 DC/DC 的結(jié)構(gòu)原理，目前 DC/DC 轉(zhuǎn)換電路主要有基本的兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即降壓型 (Buck)、升壓型 (Boost)、。連續(xù)導(dǎo)電模式是指在一個(gè)周期內(nèi)電感電流是連續(xù)的（兩種開(kāi)關(guān)模態(tài) a和 b)；而不連續(xù)導(dǎo)電模式是指電感電流在一個(gè)周期內(nèi)是斷續(xù)的也就是有一段時(shí)間電感電流為零 (三種開(kāi)關(guān)模態(tài) a、 b 和 c)。 如果不考慮 Boost 變換器的損耗，則有關(guān)系式： 式中， Io 和 Ii 分別是變換器輸出直流電流和輸入直流電流的平均值。 MC34063 驅(qū)動(dòng)芯片的主要工作指標(biāo)： 端口輸入直流電壓的范圍： ～ 40V 輸出直流電壓可達(dá)到最高： 40V 輸出電流可達(dá)： 1． 5A 工作頻率：最高可達(dá) 100kHz MC34063 的基本內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖及引腳圖功能介紹： 圖 31 MC34063的基本內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖及引腳圖功能 引腳 1：開(kāi)關(guān)管集電極 T1 引出端口； 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 19 引腳 2：開(kāi)關(guān)管發(fā)射極 T2 引出端口； 引腳 3：定時(shí)電容接線(xiàn)端；調(diào)節(jié)其大小可使頻率在 100kHZ— 100kHz 范圍內(nèi)正常工作； 引腳 4：接地端口； 引腳 5：電壓比較器反相輸入端，同時(shí)也是輸出電壓取樣端；使用時(shí)應(yīng) 外接兩個(gè)精度不低于 1％的精密電阻； 引腳 6：輸入電源接口端； 引腳 7：負(fù)載峰值電流取樣端；引腳 6 和引腳 7 腳之間電勢(shì)差超過(guò) 300mV時(shí)，芯片將自動(dòng)啟動(dòng)內(nèi)部過(guò)流保護(hù)功能； 引腳 8：驅(qū)動(dòng)管集電極 T2 引出端口。 與之相對(duì)的 開(kāi)關(guān)電源的效率 要高于普通線(xiàn)性穩(wěn)壓電源 ，而且 它的工作 效率不隨 著輸入電壓的升高而降低， 而且開(kāi)關(guān) 電源通常 也 不需要大散熱器 散熱 ， 它的 體積較小，因此在很多 大功率 LED 的應(yīng)用 場(chǎng)合成為 普遍 之選?？梢蕴峁?Vf ~，工作電流 350mA 的 1W大功率 LED8~9 串兩并進(jìn)行正常工作。 AMC3202+A705 大功率 LED路燈驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 本套方案是基于 AMC3202 和 A705 兩個(gè)驅(qū)動(dòng)芯片設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)方案 首先介紹一下改方案的有點(diǎn)以及滿(mǎn)足的設(shè)計(jì)要求： 系統(tǒng)耐壓范圍從 ~30V 單一模組可供 1~12 顆 1WLED 串聯(lián)使用（ LEDVf 最大值可為 ） 效率可達(dá)到 93％以上符合節(jié)能要求 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 22 純直流恒定電流輸出確保 LED 壽命 線(xiàn)路簡(jiǎn)單及外部元件量少，可符合低成本的要求 驅(qū)動(dòng)電路圖如圖 33 33 AMC3202+A705 大功 率 LED路燈驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 對(duì)此設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)注釋?zhuān)? ① 輸入電壓可在 24V 加減 3V內(nèi)，輸出電壓電流都能保持在穩(wěn)定狀態(tài)。圖 41為 Protel DXP 的啟動(dòng)畫(huà)面。本設(shè)計(jì)中 選擇對(duì)全部焊盤(pán)和過(guò)孔強(qiáng)制追加線(xiàn)性淚滴的淚滴焊盤(pán)。之后根據(jù)所了解到的 LED 特性，以及現(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，查找相關(guān)資料制定了初期的試行方案。再到最后的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的最終定稿，都包含了滕道祥教授的悉心指導(dǎo)，他定期為我們開(kāi)會(huì)督促設(shè)計(jì)的完成進(jìn)度，并且經(jīng)常對(duì)我單獨(dú)輔導(dǎo)詢(xún)問(wèn)設(shè)計(jì)過(guò)程中的遇到的問(wèn)題，并一一做出了詳盡的解答。獲得了許多新知識(shí)，使我能更深刻地考慮問(wèn)題。在滕道祥教授的指導(dǎo)下完成畢業(yè)設(shè)計(jì)之后，回想起來(lái)真是學(xué)到了許多實(shí)實(shí)在在的技術(shù)和知識(shí)。 將兩套方案進(jìn)行調(diào)試和比較，基本確定了驅(qū)動(dòng)電路的工作形式，以及急需解決的問(wèn)題，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成了一套可行的驅(qū)動(dòng)大功率 LED 的驅(qū)動(dòng)電路方案。 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 26 圖 43 完成覆銅的基于 MC34063集成芯片的大功率 LED驅(qū)動(dòng)電路 PCB圖 為了便于更直觀(guān)地顯示出各元器件的排列情況，利用軟件生成 3D 效果圖，效果圖在軟件中可以任意旋轉(zhuǎn)，如下圖： 圖 44基于 MC34063集成芯片的大功率 LED驅(qū)動(dòng)電路的 3D效果圖 同 樣基于 AMC3202+A705 大功率 LED 路燈驅(qū)動(dòng)電路 PCB 圖如下圖 44 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 27 圖 45 基于 AMC3202+A705 大功率 LED路燈驅(qū)動(dòng)電路