【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。現(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。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(pán)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IC1AMC3202SO8IC1A705SOT89Cbp110uF/25VSMD 1210Cin1110uF/25VSMD 1210Cin211uF/50VSDM 0603Cout1210uF/25V0.. CapCp11SDM 0603Cp21200PfSDM 0603Rp133KΩSDM 0603Rfb1~28KΩSDM 0603Rzb1180ΩSDM 0603L147uHSDMDf1Schotty Diode(60V/2A)DO214ACDfb11N4148SOD80(GQM)Dz1Zener DiodeSOD80(GQM)Resd110KΩSMD 06034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、CpCp2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＝／IpkLmin(電感)：Lmin＝(Vimin－Vces)*Ton/ IpkCo(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(mén)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。 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。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)100kHzMC34063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；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。它的基準(zhǔn)電壓發(fā)生器具有溫度的自動(dòng)補(bǔ)償功能、占空比可控、比較器的振蕩器，直流電流輸出開(kāi)關(guān)電路、RS觸發(fā)器等組件封裝組成。3本設(shè)計(jì)采用的驅(qū)動(dòng)芯片以及驅(qū)動(dòng)模塊 本設(shè)計(jì)共采用二種方案以驅(qū)動(dòng)大功率LED路燈正常工作，下面將分別作介紹。通過(guò)Q的直流電流平均值IQ為：通過(guò)Q和D的電流最大值與電感電流最大值相等。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。因此，如果broost變換器沒(méi)有接上負(fù)載，則此部分的能量將不能消耗得了，必會(huì)使Vo不斷升高，最后容易造成變換器的損壞。Q導(dǎo)通期間ILf的增長(zhǎng)量等于它在Q截止期間的減小量。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)。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)。圖21 開(kāi)關(guān)型DCDC轉(zhuǎn)換器的基本電路及波形圖下面將分別簡(jiǎn)單的介紹兩者DC/DC變換器的工作原理。如果變換器輸入端是給定的直流電壓，此時(shí)我們就可以通過(guò)控制一個(gè)或者多個(gè)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)時(shí)間來(lái)輸出期望的直流電壓。在最基本的DC/DC轉(zhuǎn)換電路中，如果有輸入電壓和負(fù)載的變動(dòng)，但其輸出的直流電壓可以通過(guò)電路控制為所需求的電壓。[[]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]]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)、。 壽命，節(jié)能之星要求家用≥ 70%，商用≥ 90%。2%， 功率因數(shù): 一般在75%~85%；高功率因數(shù)在≥85%；節(jié)能之星要求家用 ≥ 70%，商用≥ 90%。8%。所以大功率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。因這就造成了LED的電流和LED兩端的電壓不成正比，所以提供穩(wěn)定可靠的電流也就成了挑戰(zhàn)。大功率LED的門(mén)限電壓一般在3V以上，本設(shè)計(jì)選用的1W大功率LED的門(mén)限電壓為3~。同時(shí)特別注意的應(yīng)有以下事項(xiàng)：① LED是單向?qū)щ娖骷哉f(shuō)只有用直流電流或是單向脈沖電流驅(qū)動(dòng)LED工作。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D17 LED結(jié)溫與電流的關(guān)系圖④LED結(jié)溫與色品坐標(biāo)的關(guān)系 如下圖圖18 LED結(jié)溫與色品坐標(biāo)的關(guān)系圖⑤LED結(jié)溫與正向電壓和光通量的關(guān)系 圖19 LED結(jié)溫與正向電壓和光通量的關(guān)系圖 課題主要研究的大功率LED驅(qū)動(dòng)的基本情況以及注意事項(xiàng)