【正文】 我還要感謝 我所學(xué)習(xí)生活的數(shù)學(xué)與物理科學(xué)學(xué)院，學(xué)院我們提供了先進(jìn)的研究設(shè)備，并且為我提供了完成設(shè)計(jì)良好工作環(huán)境以及元件材料，我想說(shuō)，能完成這項(xiàng)畢業(yè)設(shè)計(jì)與他們的幫助時(shí)分不開(kāi)的。另外我還要感謝 工程學(xué)院其他老師和同學(xué)，特別是在與伙伴們一起討論問(wèn)題使我受益匪淺，得到了他們很多的幫助。我想在此再次向滕道祥教授表示衷心的感謝和崇高的敬意。他對(duì)本課題專業(yè)的詳盡了解和豐富的知識(shí)使我受益匪淺，很受啟發(fā)。滕道祥教授也給我提供了大量的相關(guān)圖書(shū)資料和產(chǎn)品的相關(guān)數(shù)據(jù)。他首先無(wú)私地提供 了自己的科研課題風(fēng)光互補(bǔ) LED 路燈中的驅(qū)動(dòng)電路電源的設(shè)計(jì)部分作為我畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題，再到對(duì)我畢業(yè)設(shè)計(jì)的中期指導(dǎo)和督促，并提供了學(xué)院實(shí)驗(yàn)室先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)器材，為我的設(shè)計(jì)作品的實(shí)現(xiàn)和后期的調(diào)試工作提供了良好的環(huán)境。并且利用繪圖軟件繪制成了兩套驅(qū)動(dòng)電路的 PCB 圖，使之可以更方便的用于量產(chǎn)，使之更好地應(yīng)用到風(fēng)、光互補(bǔ)大功率 LED 路燈上。分析改進(jìn)制訂了二套更可靠更穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)方案。 設(shè)計(jì)完成了第一套試行方案 ，并購(gòu)買了相關(guān)芯片和元器件，焊接完成電路板，并進(jìn)行調(diào)試工作。然后，大致闡述了大功率 LED 工作時(shí)的電學(xué)特性、光學(xué)特性、以及熱學(xué)特性，了解其工作特點(diǎn)，制定大功率 LED 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)方案?，F(xiàn)階段，大功率 LED 在風(fēng)、光路燈方面的應(yīng)用也得到了很好的發(fā)展，并且有著廣闊的應(yīng)用環(huán)境和節(jié)能利益。完成上述工作后的 PCB 最終效果如圖43 所示。覆銅則選擇在頂層和底層都覆蓋上實(shí)心填充、接入 GND 網(wǎng)絡(luò)的銅。 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 25 圖 42 完成布線的基于 MC34063集成芯片的大功率 LED驅(qū)動(dòng)電路 PCB圖 為了提高 PCB 板的物理強(qiáng)度、增強(qiáng)系統(tǒng)導(dǎo)電性能，需要對(duì) PCB板添加淚滴焊盤和覆銅。根據(jù)布線規(guī)則，使用交互式布線工具對(duì) PCB 文件進(jìn)行布線。在布線之前先對(duì) PCB 板的規(guī)則進(jìn)行一些設(shè)定。 圖 41 Protel DXP啟動(dòng)畫(huà)面 大功率 LED 驅(qū)動(dòng)電源的 PCB 設(shè)計(jì) 由于 PCB 板的設(shè)計(jì)方式大同小異，介紹 PCB 板的設(shè)計(jì)理念及設(shè)計(jì)流程。 PCB 編輯器支持 32 個(gè)信號(hào)層、 16個(gè)內(nèi)層和 16 個(gè)機(jī)械層，完全支持直孔和埋孔設(shè)計(jì)。 表 31 AMC3202+A705 大功率 LED路燈驅(qū)動(dòng)電路元件清單表 元件標(biāo)注 數(shù)量 型號(hào) 封裝 IC 1 AMC3202 SO8 IC 1 A705 SOT89 Cbp 1 10uF/25V SMD 1210 Cin1 1 10uF/25V SMD 1210 Cin2 1 1uF/50V SDM 0603 Cout1 2 10uF/25V 0 . . Cap Cp1 1 SDM 0603 Cp2 1 200Pf SDM 0603 Rp 1 33KΩ SDM 0603 Rfb 1 ~28KΩ SDM 0603 Rzb 1 180Ω SDM 0603 L 1 47uH SDM Df 1 Schotty Diode(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)。 ④ Pp、 Cp Cp2 為補(bǔ)償電路，可在系統(tǒng)發(fā)生擾動(dòng)時(shí)發(fā)揮補(bǔ)償功能使輸出電壓及電流穩(wěn)定，故在電路模組需要掉光而輸入 200HZ 方波邏輯訊號(hào)時(shí)， Rp 值必須換為 33K歐姆，而在模組不需要調(diào)光時(shí)， ENpin 可接到高電平或空接，同時(shí) Rp值需改為 501K歐姆。其中本設(shè)計(jì)的輸入電壓采用兩個(gè) 12V 的蓄電池串聯(lián)提供。 因此在完成基于 MC34063 集成芯片的大功率 LED 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè) 計(jì)之后我又研究并完成了第二套方案，具體介紹如下。 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) 。 Rsc＝ ／ Ipk Lmin(電感 )： Lmin＝ (Vimin－ Vces)*Ton/ Ipk Co(濾波電容 )：決定輸出電壓波紋系數(shù)， Co＝ Io*ton/Vpp(波紋系數(shù)） 固定值參數(shù)： Vces= ton/toff=(Vo+Vf－ Vimin)/(Vimin－ Vces） Vimin:輸入電壓不穩(wěn)定時(shí)的最小值 Vf= 快速開(kāi)關(guān)二極管正向壓降 注意事項(xiàng)： 1：肖基特二極管一般可選用的型號(hào)是 IN4148，但在像商用大功率 LED 路燈這樣要求高的工作效率的時(shí)候應(yīng)選用 IN5819 型號(hào)的肖基特二極管。 其電路原理圖如圖 32： 32 基于 MC34063集成芯片的大功率 LED驅(qū)動(dòng)電路 外圍元件標(biāo)稱含義和它們?nèi)≈档挠?jì)算公式： Vout(輸出電壓 )＝ （１＋ R2／ R1） Ct(定時(shí)電容 )：決定內(nèi)部工作頻率。 其中輸入電壓是由一個(gè)直流電壓 12V的蓄電池提供，通過(guò)調(diào)試，輸出直流電壓可以達(dá)到 28V，直流電流可以達(dá)到 700~750mA。開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通與關(guān)斷的頻率稱為芯片的工作頻率。當(dāng) T1 斷開(kāi)時(shí)，電源和電感同時(shí)給負(fù)載和電容 Co 提供能量。 要了解到的是 開(kāi)關(guān)電源 根據(jù)其 轉(zhuǎn)換方式 的不同又 可分為斬波型 開(kāi)關(guān)電源 、變換器型 開(kāi)關(guān)電源 和電荷泵式 開(kāi)關(guān)電源 ， 同時(shí) 按開(kāi)關(guān)方式 不同又 可分為軟開(kāi)關(guān) 電源 和硬開(kāi)關(guān) 電源 。 線性穩(wěn)壓電源 的 效率 偏 低，所以通常不適合于大電流 或是 輸入、輸出電壓相差 比較 大的情況。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)。 可以看出當(dāng) 與門的 輸入端 C 在振蕩器 產(chǎn)生震蕩波 對(duì)外充電時(shí) 表現(xiàn)出為 高電平， 當(dāng) 比較器的輸入 電平 低于 輸入端 D 閾值電平 高 時(shí) 顯示 為高電平。 MC34063 電路原理 振蕩器通過(guò)恒流源對(duì)外接在 引腳 3 上的定時(shí)電容不 間 斷地充放電 ，在此過(guò)程中以產(chǎn)生 振蕩波形。該器件可用于大功率 LED 路燈所需的DC/DC 升壓轉(zhuǎn)換器功能，由它構(gòu)成的 DC／ DC 轉(zhuǎn)換器外部只需要配合少許元器件即可實(shí)現(xiàn)正常的驅(qū)動(dòng)功能。 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。 Q 和 D 分別截止時(shí)加在它們上的電壓均為輸出電壓 V0。通過(guò) D的直流電流平均值 ID 等于負(fù)載電流 Io 。這是 Boost 變換器與 Buck 變換器的最基本的不同點(diǎn)。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。 C2Q2IR F 5 3 036 V3R3L2470u1 2 P u ls e ( 0 1 0 3 9 . 6 0 4 n 3 9 . 6 0 4 n 3 . 9 6 0 4 u 1 0 u )V447 R4 L3470uR5D2D 1 N 4 1 4 836 V5C3 C2 R3 （ a） （ b） （ c） Boost 變換器在連續(xù)模式和不連續(xù)模式的主要波形如下圖： 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 16 （ a）電感電流連續(xù) （ b）電感電流不連續(xù) 圖 25 Boost 變換器兩種工作模式下波形圖 Boost 變換器的基本關(guān)系式： 穩(wěn)態(tài)工作時(shí)，電感電流 iLf的波形為一個(gè)三角波，周期性地在 ILfmin 到 ILfmax 的范圍內(nèi)變化。 Buck 變換器工作在不同模態(tài)的等效電路如下圖： （ a） （ b） （ c） Buck 變換器在連續(xù)模式和不連續(xù)模式的主要波形如下圖： （ a）電感電流連續(xù) （ b）電感電流不連續(xù) 圖 23 buck變換器在兩種工作模式下波形圖 2． 1． 2 升壓型 (Boost)變換器 基本原理圖如下圖： 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 15 圖 24 Boost變換器電路原理圖 Boost 變換器存在兩種導(dǎo)電模式，即連續(xù)導(dǎo)電模式 CCM (Continuous Conduction Mode)和不連續(xù)導(dǎo)電模式 DCM (Discontinuous Conduction Mode)。 2． 1． 1 降壓型 (Buck)的工作原理 基本原理圖如下圖： 圖 22 buck變化器的原理圖 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 14 Buck 變換器存在兩種導(dǎo)電模式，即連續(xù)導(dǎo)電模式 CCM (Continuous Conduction Mode)和不連續(xù)導(dǎo)電模式 DCM (Discontinuous Conduction Mode)。 開(kāi)關(guān)型 DCDC 變換器的基本電路及波形圖如圖 2． 1 所示。是利用一個(gè)或多個(gè)功率開(kāi)關(guān)管把一種直流電 壓變換為另一種直流電壓的變化器我們稱之為開(kāi)關(guān)型 DC/DC 變換器。至于升降壓型(BuckBoost)變換器，也是講兩種結(jié)合起來(lái)衍生出的一種轉(zhuǎn)換電路。初級(jí)帶電，次級(jí)開(kāi)路時(shí)的功耗小于 。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 )。恒壓源電壓在177。 另外，還應(yīng)注意的問(wèn)題有輸出電流電壓的精度 : 一般恒流源電流在177。 ④ LED 的 PN 結(jié)的特點(diǎn)為負(fù)溫度系數(shù)， LED 的勢(shì)壘電勢(shì)會(huì)隨著其溫度升高還降低。 ③ 由之前介紹我們得到 LED 的電流電壓特性屬于非線性。 ② LED 是有 PN 結(jié)結(jié)構(gòu)的器件，因此 它是有勢(shì)壘電勢(shì)，勢(shì)壘電勢(shì)就形成了導(dǎo)通門限電壓，所以說(shuō)只有 LED 兩端電壓大于這個(gè)限制電壓時(shí) LED 才會(huì)導(dǎo)通。所以本課題主要要實(shí)現(xiàn)大功率 LED 的直流控制、高效率、過(guò)壓保護(hù)、 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的效率、 DC/DC 升壓操作、以及保證恒定電流驅(qū)動(dòng)等諸多技術(shù)問(wèn)題。因此，要用 LED做照明光源就要解決電源變換的問(wèn)題。 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 ℃。 LED 的熱學(xué)特性 LED 的主要熱學(xué)參數(shù)有結(jié)溫（