【正文】 通過(guò)畢業(yè) 設(shè)計(jì)這個(gè)環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，我逐步掌握了一個(gè)電子產(chǎn)品的基本開(kāi)發(fā)流程，學(xué)到了很多書本上學(xué)不到的知識(shí)，提高了自己的理論聯(lián)系實(shí)際和動(dòng)手實(shí)踐能力，相信這對(duì)以后的學(xué)習(xí)、工作和生活都有很大的幫助。 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，畢業(yè)設(shè)計(jì)綜合應(yīng)用了以前所學(xué)的專業(yè)知識(shí)。 38 參考文獻(xiàn) [1] 周志敏 ,紀(jì)愛(ài)華 .LED 驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì) 100 例 [M].北京：中國(guó)電力出版社，2021 [2] 周志敏 ,紀(jì)愛(ài)華 .白光 LED 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)例 [M].北京：人民郵電出 版社， 2021 [3] 陳元燈 ,陳宇 .LED 制造技術(shù)與應(yīng)用（第二版） [M]. 北京： 電子工業(yè)出版社， 2021 [4] 何希才．新型開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)與應(yīng)用 [M]．北京：科學(xué)技術(shù)出版社， 2021 [5] 李金伴，李捷輝，李捷明．開(kāi)關(guān)電源技術(shù) [M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2021 [6] 沙占友 , 孟志永 . 輸入濾波器的設(shè)計(jì) [J]. 電源技術(shù)應(yīng)用， 2021（ 12） [7] 張占松，蔡宣三．開(kāi)關(guān)電源的原理和設(shè)計(jì)（修訂版） [M]．北京：電子工業(yè)出版社， 2021 [8] 鐘炎平．電流控制型脈寬調(diào)制原理及性能分析 [J]．儀表技術(shù)， 2021(2)： 4748． [9] 門宏 .看圖識(shí)電子元器件 [M].北京：電子工業(yè)出版社， 2021 [10] 羅智林，周峰 . Protel99SE 自學(xué)手冊(cè) [M]. 北京：人民郵電出版社， 2021 39 畢業(yè)設(shè)計(jì)小結(jié) 大學(xué)的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束，在這四年的學(xué)習(xí)生活中，我們系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課，而畢業(yè)設(shè)計(jì)就是要我們綜合應(yīng)用以前所學(xué)的各門專業(yè)知識(shí)課程，并且要有很強(qiáng)的動(dòng)手能力。 我也要感謝我的母校，謝謝它給我提供了一個(gè)好的學(xué)習(xí)環(huán)境。導(dǎo)師淵博的知識(shí)，敏銳的科學(xué)洞察力，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?治學(xué)態(tài)度，強(qiáng)烈的創(chuàng)新思想和對(duì)科學(xué)研究教育事業(yè)的執(zhí)著追求都給我留下了難忘的印象，并將激勵(lì)我在今后的工作中勇敢面對(duì)困難和挑戰(zhàn)。 在這里首先要感謝我的導(dǎo)師王老師，本設(shè)計(jì)是在王老師的精心指導(dǎo)和熱情幫助下完成的。 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展， LED 由于環(huán)保、壽命長(zhǎng)、光電效率高等眾多優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛， LED 驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì)對(duì) LED 的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，所以 LED 驅(qū)動(dòng)電源的發(fā)展具有很好的前景。 （ 4）采用 IR2110 專用集成驅(qū)動(dòng) IC 驅(qū)動(dòng) LED， IR2110 具有許多 優(yōu)點(diǎn)，給實(shí)際的電路 設(shè)計(jì)帶來(lái)了極大 的 方便 。 （ 2）對(duì)電路的各個(gè)模塊（ EMI 濾波電路、整流橋電路、 DC/AC 變換電路、輸出平滑電路）進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。本論文絕大多數(shù)的設(shè)計(jì)思想和方法都是在現(xiàn)有的、成熟的理論支持下進(jìn)行的，可靠性和可行性都很高，符合 LED驅(qū)動(dòng)電路在各方面的設(shè)計(jì)要求。 36 總結(jié)與展望 由于時(shí)間上的關(guān)系，本設(shè)計(jì)的技術(shù)參數(shù)和很多相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)并沒(méi)有通過(guò)具體實(shí)驗(yàn)的有力驗(yàn)證。 R1 R2R3R4R6R5D1VSD+ 1 2 VC1C2C3C D 4 0 1 1C D 4 0 1 1+ 1 2 V輸出采樣 圖 49 過(guò)流保護(hù)電路圖 LED 的驅(qū)動(dòng)電流都是比較小的，很小的電流變化就能導(dǎo)致發(fā)光二極管串的損壞，所以保護(hù)電路對(duì)于 LED 的驅(qū)動(dòng)電路來(lái)說(shuō)是一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)。 R1 R2R3R4R6R7R5D17. 5VD2D3 L E DVSD+ 12V 圖 48 欠壓保護(hù)電路圖 35 過(guò)流保護(hù)電路 過(guò)流保護(hù)電路如圖 49所示，它監(jiān)測(cè)輸出電流狀況。圖 48中 運(yùn)算放大器 的正向輸入端的電壓由 R1和 R3分壓得到，而反向輸入端的電壓由穩(wěn)壓管箝位在 ＋ ，正常工作 的時(shí)候，由三極管 V導(dǎo)通， IR2110輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng) MOSFET 管正常工作。 34 保護(hù)電路的設(shè)計(jì) 保護(hù)電路分為欠壓保護(hù)和過(guò)流保護(hù)。 6腳 VB 和 5腳 VS 之間的電容為自舉電容。 11腳 SD 為保護(hù)信號(hào)輸入端，當(dāng)該腳接高電平時(shí)， IR2110的輸出信號(hào)全被封鎖，其對(duì)應(yīng)的輸出端恒為低電平；而當(dāng)該腳接低電平時(shí)， IR2110的輸出信號(hào)跟隨 HIN 和 LIN 而變化。 33 基于 IR2110 的隔離驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) 從 SG3525A 的 11， 14 腳出來(lái)的 PWM 信號(hào)驅(qū)動(dòng) PC817 光耦，經(jīng)光耦隔離后，送到 IR2110專用集成驅(qū)動(dòng)電路，進(jìn)而去驅(qū)動(dòng)功率 MOSFET管 S1 和 S2， IR2110外圍電路連接如圖 47 所示。光電三級(jí)管接受光照后就產(chǎn)生光電流 I2，從而實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的傳輸?；竟ぷ麟娐啡鐖D 46所示。 光電耦合器內(nèi)部包括一個(gè)發(fā)光二極管和一個(gè)光電器件。光電耦合器的特點(diǎn)是輸入端與輸出端之間既能傳輸電信號(hào)，又具有電的隔離性，并且傳輸效率高、隔離度好、抗干擾能力強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)，在隔離傳輸、隔離耦合、電平轉(zhuǎn)換和繼電控制等方面得到廣泛的應(yīng)用 [9]。 IR2110的優(yōu)點(diǎn)，給實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來(lái)了極大方便，特別是自舉懸浮驅(qū)動(dòng)電源大大簡(jiǎn)化了驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)，只用一路電源即可完成上下橋臂兩個(gè)功率開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng) 。 IR2110具有很多優(yōu)點(diǎn)：自舉懸浮驅(qū)動(dòng)電源可同時(shí)驅(qū)動(dòng)同一橋臂的上、下兩個(gè)開(kāi)關(guān)器件，驅(qū)動(dòng) 500 V主電路系統(tǒng)，工作頻率高，可以達(dá)到 500 kHz；具有電源欠壓保護(hù)相關(guān)斷邏輯；輸出用圖騰柱結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)峰值電流為 2 A；兩通道設(shè)有低壓延時(shí)封鎖 (50 ns)。 VB 和 VS 之間的電容為自舉電容。 HO 和LO 是兩路驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端，驅(qū)動(dòng)同一橋臂的 MOSFET。 圖 45中 HIN 和 LIN 為逆變橋中同一橋臂上下兩個(gè)功率 MOS 的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)輸入端。電源 VCC 典型值為 15 V，邏輯電源和模擬電源共用一個(gè) 15 V電源，邏輯地和模擬地接在一起。兩個(gè)高壓 MOS 管推挽驅(qū)動(dòng)器的最大灌入或輸出電流可達(dá) 2 A，上橋臂通道可以承受 500 V的電壓。輸入邏輯電路與 TTL／ COMS電平兼容，其輸入引腳閾值為電源電壓 Vdd 的 10％ ，各通道相對(duì)獨(dú)立。 圖 45 IR2110引腳排列圖和內(nèi)部功能原理圖 31 IR2110包括：邏輯輸入、電平轉(zhuǎn)換、保護(hù)、上橋臂側(cè)輸出和下橋臂側(cè)輸出。 12345678 910111213141516U1S G 3 5 2 5 A2 7 K 2 0 01 0 K1 0 K 3 0 K2 . 8 K104 . 72 2 0 p F3 0 0 p F0 . 0 1 u F0 . 1 u F5 0 p F1 u F+ 1 5 V輸出 B輸出 A電壓反饋SD 圖 44 PWM控制電路圖 30 隔離、驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) IR2110 集成芯片的介紹 IR2110是 IR 公司生產(chǎn)的大功率 MOSFET 和 IGBT 專用驅(qū)動(dòng)集成電路，可以實(shí)現(xiàn)對(duì) MOSFET 和 IGBT 的最優(yōu)驅(qū)動(dòng)，同時(shí)還具有快速完整的保護(hù)功能，因而它可以提 高控制系統(tǒng)的可靠性，減少電路的復(fù)雜程度。該芯片外圍電路簡(jiǎn)單， 11 和 14 腳輸出采用圖騰柱，電流驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，可直接控制半橋逆變器的上下功率管 S1， S2。 SG3525A 的振蕩頻率可表示為 式中： C。 圖 43 SG3525工作過(guò)程 29 基于 SG3525A 的 PWM 控制電路的設(shè)計(jì) SG3525A 控制 芯片的輸入電壓工作范圍是 8～ 35 V，通常可取 +15 V；振蕩頻率是100～ 500kHz ，芯片的腳 5 和腳 7 間串聯(lián)一個(gè)電阻 Ra 就可以在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)死區(qū)時(shí)間。可以在 13 腳處接一個(gè)約 。由于存在開(kāi)閉滯后，使輸出和吸收間出現(xiàn)重疊導(dǎo)通。脈沖很窄的時(shí)鐘信號(hào)輸入到邏輯或非門電路，可使兩個(gè)門的輸出同時(shí)有一段低電平，以產(chǎn)生死區(qū)時(shí)間。其結(jié)果是，所有的輸入為負(fù)時(shí)，輸出為正。該誤差放大器共模輸入電壓范圍是 。 B 振蕩電路： 由一 個(gè)雙門限電壓均從基準(zhǔn)電源取得，其高門限電壓 V V H = 低門限電壓 V V L = ,內(nèi)部橫流源向 CT 充電，其端壓 VC 線性上升，構(gòu)成鋸齒波的上升沿，當(dāng) C H V = V 時(shí)比較器動(dòng)作，充電過(guò)程結(jié)束，上升時(shí)間 t1 為： 27 比較器動(dòng)作時(shí)使放電電路接通， CT 放電， VC 下降并形成鋸齒波的下降沿，當(dāng) C L V = V 時(shí)比較器動(dòng)作，放電過(guò)程結(jié)束，完成一個(gè)工作循環(huán)，下降時(shí)間間 t2 為： 注意：此時(shí)間即為死區(qū)時(shí)間 鋸齒波的基本周期 T 為 : 由上可見(jiàn)鋸齒波的上升沿遠(yuǎn)長(zhǎng)于下降沿，因 此上升沿作為工作沿，下降沿作為回掃沿。 26 圖 41 SG3525引腳圖 圖 42 SG3525 內(nèi)部原理框圖 2. 下面分別闡述其各部分功能： A 基準(zhǔn)電壓源 : 基準(zhǔn)電壓源是一個(gè)三端穩(wěn)壓電路，其輸入電壓 VCC 可在（ 8～ 35） V 內(nèi)變化，通常采用 +15V，其輸出電壓 VST＝ ，精度 177。該放大器是一個(gè)兩級(jí)差分放大器，直流開(kāi)環(huán)增益為70dB 左右。振蕩器還設(shè)有外同步輸入端 (腳 3)。1％ ） V，采用了溫度補(bǔ)償，而且設(shè)有過(guò)流保護(hù)電路。 電壓調(diào)節(jié)芯片 SG3525A 的引腳圖如圖 41 所示，具體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 42 所示。它所具有的開(kāi)環(huán)特性也使之成為那些需要 PWM 亮度調(diào)節(jié)的應(yīng)用中的理想選擇。 驅(qū)動(dòng) LED 燈組可在轉(zhuǎn)換器中增加小型而低廉的額外電路以克服負(fù)載調(diào)節(jié)和無(wú)負(fù)載狀態(tài)下的問(wèn)題。 調(diào)節(jié)電源的占空比，可使輸出電壓基本上不隨負(fù)載變化和 /或不隨輸入電壓變化而變化。 25 第 4 章 控制電路的設(shè)計(jì) 4 .1 PWM 控制電路的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)主要使用 SG3525A 控制芯片設(shè)計(jì) PWM 控制電路。 混聯(lián)連接 可靠性好，驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)制造方便； 總體效率較高； 適用范圍廣。 多個(gè) LED接頭； 恒壓驅(qū)動(dòng)時(shí)可靠性低； 需要考慮各個(gè) LED電流 的匹配； 串聯(lián)連接 電路簡(jiǎn)單，連接方便； 各個(gè) LED電流相同，亮度一致； 僅有兩個(gè) LED接頭；恒流驅(qū)動(dòng)時(shí)可靠性高。在不同的電路應(yīng)用中要選擇不同的連接方式，本電路設(shè)計(jì)中選擇串聯(lián)連接，電路簡(jiǎn)單，連接方便；各個(gè) LED 電流相同，亮度一致；恒流源驅(qū)動(dòng)時(shí)可靠性高。 這種先串后并線路的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、亮度穩(wěn)定、可靠性高，并且對(duì)器件的一致性要求較低，即使個(gè)別 LED 失效對(duì)整個(gè)發(fā)光組件的影響也較小。 如果采取恒流方式驅(qū)動(dòng) LED，由于驅(qū)動(dòng)器輸出電流保持不變，分配在余下 LED中的電流將增大，容易損壞余下所有的 LED，解決的辦法是盡量多并聯(lián) LED。大電流通過(guò)損壞 的這串 LED 后，由于通過(guò)的電流較大，多表現(xiàn)為斷路。同時(shí)通過(guò)各串 LED 的電流也相近。解決辦法是采取混連方式。如果將所 有 LED 并聯(lián)，則需要 LED 驅(qū)動(dòng)器輸出較大的電流。解決辦法是盡量多并聯(lián) LED,當(dāng)斷開(kāi)某一只 LED 時(shí)，分配在余下 LED 中的電流不大，不至于影響余下 LED 的正常工作。 當(dāng)某一只 LED 品質(zhì)不良斷開(kāi)時(shí)，如果采用穩(wěn)壓方 式驅(qū)動(dòng) LED，驅(qū)動(dòng)器的輸出電流將減小，而不影響余下所有 LED 的正常工作。在串聯(lián)設(shè)計(jì)中，一只 LED 發(fā)生故障就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)被光照明子系統(tǒng)失效，而并聯(lián)設(shè)計(jì)可避免這種嚴(yán)重缺陷。并聯(lián)設(shè)計(jì)基于低驅(qū)動(dòng)電壓，因此無(wú)需帶電感的升壓電路。但由于 LED 的 VF 值存在一個(gè)變化范圍，各 LED 之間的壓差會(huì)隨之變化，對(duì)亮度的均勻性有一定的影響。 D1D2D3D4D5V+V 圖 310 LED采用全部串聯(lián)方式的連接圖 圖 311 在 LED兩端并聯(lián)齊納二極管 串聯(lián)方式能確保各只 LED 的電流一致。解決的辦法是在每只 LED 兩端并聯(lián)一個(gè)齊 納二極管，如圖 311 所示。如采取恒流方式驅(qū)動(dòng) LED，當(dāng)某只 LED 的品質(zhì)不良短路時(shí)，由于驅(qū)動(dòng)器的輸出電流保持不變，不影響余下的 LED 正常工作。當(dāng) LED 的一致性差別較大時(shí)，分配在不同的LED 兩端的電壓不同，通過(guò)每只 LED 的電流相同， LED 的亮度一致。也可將 從 SG3525A 的 11， 14 腳出來(lái)的 PWM 信號(hào)驅(qū)動(dòng) PC817光電耦合器，經(jīng)光耦隔離后，送到 IR2110 專用集成驅(qū)動(dòng)電路，進(jìn)而去驅(qū)動(dòng)功率MOSFET 管 S1 和 S2。該電源直流輸出電壓的大小靠 PWM 發(fā)生器的輸出脈沖寬度來(lái)控制。全橋整流電路將電網(wǎng)電壓 220V整流成直流電壓 Ud = 1. 2U約等于 198V。主電路圖如圖39 所示。 主電路