【正文】 芯的填充系數(shù)，對鐵氧體，取K =1； K為窗口的銅填充系數(shù)，一般 K =～ 。 P。 ucmsowep KJKBfPAAA ?2 10 6???? （ ） 式中： PA 為磁芯的面積乘積； eA 為磁芯的截面積。會下降，同時為防止合閘瞬間變壓器飽和，設定最大工作磁密 B = 0B /3=1500 GS。 2)選磁芯 磁芯選用 R2KB 軟磁鐵氧體材料，其飽和磁感應強度 B。開關頻率越高，變壓器磁芯就會選得更小，輸出濾波電感和電容體積也會減小，但開關損耗增加，效率下降，散熱器體積加大。故首先應對高頻變壓器進行設計。開關電源高頻變壓器的設計要求是依據(jù)電源整機技術規(guī)定決定的，出入、輸出濾波電路的設計要涉及到高頻變壓器的許多參數(shù)，而且高頻變壓器設計的好壞直接影響到整體電路的質量，其對減小電源噪聲和整機工作的穩(wěn)定性有很大的影響。它只用于交流回路。在抑制干擾信號時，重點還是放在共模干擾信號的抑制上。在設計時如果哪個頻段不達標，可針對該頻段加強濾波效果。 表 EMI 電源濾波器的端接方式 源阻抗 N 負載阻抗 G 低 低 低 高 陜西科技大學畢業(yè)論文 12 高 低 高 高 （ 2）開關電源的干擾信號特點 開關電源的干擾信 號按傳導模式可分為共模干擾信號和差模干擾信號。當負載阻抗是高阻時，濾波器的輸出阻抗應為低阻，反之亦然。我們可以利 用這個反射原則，根據(jù) EMI 電源濾波器將要連接的具體源和負載阻抗情況，設計其電路結構和參數(shù)來獲得滿意的抑制效果。當處于失配狀態(tài)時， EMI 信號會在它的輸入和輸出端口產生反射。圖 、圖 給出單環(huán)和雙環(huán)電源濾波器的典型電路，前者為一般性能電路，后者為高性能電路 （電路圖見附錄Ⅰ） 。 輸入 EMI 濾波器設計 照明 LED 驅動電源的設計 11 EMI 電源濾波器的類型 EMI 電源濾波器 是一種由電感、電容組成的低通濾波器，它允許直流或工頻 (50 Hz~400 Hz)信號通過，對頻率較高的其它信號有較大的衰減作用。 由式可知，改變開關接通時間和工作周期的比例， AB 間電壓的平均值也隨之改變，因此，隨著負載及輸入電源電壓的變化自動調整 TON 和 T的比例便能使輸出電壓V0 維持不變。電感 L用以儲存能量，在開關斷開時，儲存在電感 L中的能量通過二極管 D釋放給負載，使負載得到連續(xù)而穩(wěn)定的能量，因二極管 D 使負載電流連續(xù)不斷，所以稱為續(xù)流二極管?？梢姡斎腚娫聪蜇撦d提供能量是斷續(xù)的，為使負載能得到連續(xù)的能量提供，開關穩(wěn)壓電源必須要有一套儲能裝置，在開關接通時將一部份能量儲存起來，在開關斷開時，向負載釋放。 （ 4）輔助電源 提供所有單一電路的不同要求電源。使LED 發(fā)光均衡穩(wěn)定 ， 得到理想的結果。而工陜西科技大學畢業(yè)論文 10 作于電流控 制模式的開關轉換器是滿足 LED 應用的高功率及高效率要求的理想驅動方案。為了使 LED 的使用壽命長些， LED電流中的紋波必須很低，因為高紋波電流會使 LED 產生較大的阻性功耗，降低 LED 使用壽命。 （ 2）控制電路 一方面從輸出端取樣，經與設定標準進行比較，然后去控制逆變器，改變其頻率或脈寬，達到輸出穩(wěn)定，另一方面，根據(jù)測試電路提供的資料，經保護電路鑒別，提供控制電路對整機進行各種保護措施。 主電路通過濾波，整流，交變整流等得到輸出所需要的直流電流 。 逆變：將整流后的直流電變?yōu)楦哳l交流電，這是高頻開關電源的核心部分，頻率越高，體積、重量與輸出功率之比越小。 電路功能介紹 （ 1）主電路 從交流電網輸入、直流輸出的全過程，包括： 輸入濾波器：其作用是將電網存在的雜波過濾，同時也阻礙本機產生的雜波反饋到公共電網。使電流恒定的輸出，保證 LED 的使用安全和發(fā)光的穩(wěn)定和均衡。驅動電路雖然電路簡單，成本較低，但電流調節(jié)性能很差，并且在EMI 濾波 整流濾波電路 高頻變壓器 穩(wěn)壓電路 PWM控制電路 過壓、欠壓、過熱保護電路 取樣 軟啟動電路 過流保護 輸出恒 流 LED燈源陣列 照明 LED 驅動電源的設計 9 AC 線路電壓瞬態(tài)升高時，很容易使 LED 損壞。 圖 一種 LED 常規(guī)驅動電路如圖 （見附錄Ⅰ） 。 組成電路的綜述 陜西科技大學畢業(yè)論文 8 開關電源將頻率為 50Hz、 200V 的單相交流電壓轉換為幅值穩(wěn)定、輸出電流為幾百毫安以下的直流電壓。上述研究表明 ， LED 的特性接近穩(wěn)壓二極管工作電壓變化 V ， 工作電流可能變化 20 MA 左右 ， 容易造成 LED 的損壞 ， 降低產品的可靠性。本文就對驅動 LED 的電源做出一點想法，尤其是在恒流的問題上。但是在驅動 LED 方面，各種技術還不是很完善，尤其在驅動高功率方面和電路電流的穩(wěn)壓恒流方面還有待完善?？梢赃x擇 LED 的串接和并接，同時會出現(xiàn)如何達到輸出恒流穩(wěn)壓的問題。所以很小的電壓變化就能引起電流的強烈的變化，影響二極管的發(fā)光均衡，嚴重的會燒壞 LED。 （ 9）使用低壓直流電，具有負載小、干擾弱的優(yōu)點。 （ 7）光源中不添加汞，有利于保護環(huán)境。 （ 5）壽命更長，實驗室壽命可達 100000h，且光源可以頻繁地亮滅，而不會影響照明 LED 驅動電源的設計 7 其壽命，并且啟動速度非?？?。 （ 3）能夠較好地控制發(fā)光光譜組成，從而能夠很好地用于博物館以及展覽館中的局部或重點照明。 LED 的特點 ： （ 1）不需要充氣，不需要玻璃外殼，抗沖擊性好，抗震性好，不易破碎，便于運輸。 產品更新加快：目前的開關電源產品要求輸入電壓通用（適用世界各國電網電壓規(guī)模）、輸出電壓范圍擴大（如計算機和工作站需要增加 這一檔電壓、程控需要增加DC150V 這一電壓）、輸人端功率因數(shù)進 一步提高（最有效的方法是加一級 “ 有源功率因數(shù)校正器 APFC），并具有安全、過壓保護等功能。日本 把變壓器設計成初次級分離阻燃密封，自身具備對體噪聲功能的共模無噪聲隔離變壓器，既節(jié)省了噪聲濾波器，又減少了噪聲。 低噪聲：開關電源的又一缺點是噪聲大，單純追求高頻化，噪聲也隨之增大，采用陜西科技大學畢業(yè)論文 6 部分諧振轉換回路技術，在原理上既可以高頻化，又可以低噪聲。其特點是：可以用模塊電源 組成分布式電源系統(tǒng)；可以設計成 N＋ 1 冗余電源系統(tǒng)，從而提高可行性；可以做成插入式，實現(xiàn)熱更換，從而在運行中出現(xiàn)故障時能高速更換模塊插件；多臺模并聯(lián)可實現(xiàn)大功率電源系統(tǒng)。美國一公司通過降低給溫、減少器件的電應力、降低運行電流等措施使其 DC/DC 開關電源系列產品的可靠性大大提高，產品的 MTBF 高達 100 萬小時以上。從壽命角度出發(fā)，電解電容、光耦合器及排風扇等器件的壽命決定著電源的壽命。據(jù)悉，美國WICOR 開關電源公司設計制造了多種 ECZ 較開關 DC／ DC 變換器，其最大輸出功率有800W、 600W、 300W 等，相應的功率密度為 、 17w／ cm3，效率為 80～ 90%；日本NemicLambda 公司剛推出一種采用軟開關技術的高頻開關電源模塊 RM 系列（日本人稱這種技術為 “ 部分諧振 ” ），開關頻率為 200— 300kHz，功率密度為 27W/cm3，用同步整流器（即用 MOS－ FER 代替肖特基二級管）使整個電路效率提高到 90%。而高頻化又必然使傳統(tǒng)的 PWM 開關（屬硬開關）功耗加大，效率降低，噪聲也提高了，達不到高頻、高效 的預期效益，因此實現(xiàn)零電壓導通、本電流關斷的軟開關技術將成為開關電源產品未來的主流。由于電源輕、小、薄的關鍵是高頻化，因此國外目前都在致力于同步開發(fā)新型高智能元器件，特別是改善二次整流管的損耗、變壓器電容器小型化，并同時采用 SMT 技術在電路板兩面布置組件以確保開關電源的輕、小、薄。 開關電源和 LED的技術性能 開關電源產品的技術發(fā)展動向是高可靠、高穩(wěn)定、低噪聲、抗干擾和實現(xiàn)模塊化。 LED以其巨大的節(jié)能潛力以及良好的照明性能為我們打開了一個全新的技術領域?？萍疾烤o急啟動的半導體照明工程，動作快，效率高，為我國固態(tài)照明的發(fā)展爭得了時間。所有這些，都為開關電源推廣與普及提供了必要條件。 MOS 功率開關管 (MOSesFE T))、肖特基二極管 (SBD)、超快恢復二極管 (SRD) 。目前，開關 頻率已從 20kHZ 左右提高到幾百、千赫茲甚至兆赫茲。 20世紀 60 年代出現(xiàn)的晶閘管 (舊稱可控硅 )相位控制式開關電源，70 年代由分離組件制成的各種開關電源，均因效率不夠高、開關頻率底、電路復雜、調試困難而難于推廣，使之應用受到限制。 陜西科技大學畢業(yè)論文 4 開關電源和 LED的國內外研究現(xiàn)狀 開關電源已有幾十年的發(fā)展歷史。發(fā)光二極管的應用十分普遍，由于工作電壓低、耗電省、色彩豐富、價格低，因而受到電氣工程師和科研人員的歡迎，早期傳統(tǒng)的產品發(fā)光效率低，光強一般幾個到幾十個光照度，適宜使用在室內場合，在家電、儀器儀表、通訊設備、微機及玩具等方面應用，由于應用技術日趨發(fā)展，傳統(tǒng)產品出現(xiàn)新的應用商機，正在流行的 LED 圣誕燈，由于造型新穎，有鴨嘴型圣誕燈、多彩球型燈、珠廉窗燈，而且色彩豐富，不易碎破，低壓使用的安全性，近期在香港等東南亞地區(qū)銷勢強勁，受到人們普遍的歡迎，正在威脅和替代現(xiàn)有電 泡的圣誕市場；一種受到兒童歡迎的閃光鞋，利用走睡時 LED閃鑠發(fā)光，非常醒目，既有單色光，也有雙色光，據(jù)浙江一家鞋業(yè)公司總經理介紹，僅溫州地區(qū)一年要用去 500KK 的發(fā)光二極管；具有健康保健作用的牙刷，在發(fā)達國家使用普遍，利用發(fā)光二極管作為牙刷的電量指示十分方便，每把牙刷都帶一個 LED 燈， LED 經電容降壓后，可以使用 220V、 280V電源，市場還有擴張的潛力，由于主動發(fā)光指示清晰，壽命長，耗電少等特點，很受用戶歡迎，不久可以全部替代電泡型 AD11 產品，總之傳統(tǒng)發(fā)光二極管的市場不僅會隨著原有應用面產品的成長而提升 ，而且新的應用面開拓了市場商機。但這種器件需要采用與集成電路不同的縱向工藝和較厚的外延層來達到耐壓要求，另一類得到廣泛應用的產品是功率集成電路 (Power)。這些器件具有功率容量大、能量損耗低、開關速度快等特點，適用于電力電子裝置，得到了大量應用。 IC 產 品 在功率電 子中的應用可以簡單分為兩類。目前，絕大部分電子系統(tǒng)中都大量使用了集成電路來減小體積，減輕重量，提高可靠性。采用了這種集成電路來調節(jié)和控 制的開關電源，不但外部電路簡單，組件數(shù)目少，而且可以和微處理器直接接口或通過局域網 (LAN)來實現(xiàn)編程或控制功能，是目前 75W 以下高效率、多功能開關電源的最佳解決方案。它是利用體積很小的高頻變壓器來實現(xiàn)電壓變換及電網隔離的，不僅能去掉笨重的工頻變壓器，還可采用體積較小的濾波組件和散熱器，這就為研究與開發(fā)高效率、高密度、高可靠性、體積小、重量輕的開關電源莫定了基礎。開關電源內部關鍵元器件工作在高頻開關狀態(tài)，本身消耗的能量很低，電源效率可達 80%90%，比普通性能穩(wěn)壓電源提高近一倍。線形穩(wěn)壓電源亦稱串聯(lián)調整式穩(wěn)壓電源，其穩(wěn)壓性能好，輸出電壓波紋很小，但它必須使用笨重的工頻變壓器與電網進行隔離，并且調整管的功率損耗較大，致使電源的體積和重量大，效率低。 開關電源的發(fā)展概況 電源是各種電子設備必不可缺的組成部分，性能優(yōu)劣直接關系到電子設備的技術指標及能否安全可靠地工作。 要發(fā)展 LED 要必須發(fā)展 LED 的配套的設施，驅動電源就是最主要的。 LED，特別是白色光 LED，因其陜西科技大學畢業(yè)論文 2 與傳統(tǒng)光源相比所具有的理論以及現(xiàn)實的優(yōu)越性，受到廣大專業(yè)人士的青睞。 能源危機、溫室效應以及生態(tài)環(huán) 境的日益惡化時刻提醒著人們，地球已經疲憊不堪，改變人們的能源獲取方式以及提高能源利用率已經成為當前世人的共識。在電源產品的質量、可靠性、開發(fā)投入、生產規(guī)模、工藝水平等綜合實力方面差距估計為 1015年。產業(yè)界也涌現(xiàn)一些技術難度較大、具有國際先進水平的產品，如多諧振雙環(huán)控制的通信開關電源單芯片控制的 500W 以下 PFC 控制器，智能化高頻開關電源 .用于空調和冰箱的無位置傳感器的變頻調速器部件和數(shù)千 kW 級的IGBT 中壓變頻器等。經過近十年的努力，我國電力半導體器件的研制和生產有了長足的發(fā)展 [1]。開關 電源被譽為高效節(jié)能電源，它代表著穩(wěn)壓電源的發(fā)展方向，現(xiàn)己成為穩(wěn)壓電源的主流產品。 關鍵詞 ： LED 驅動電路 , 開關電源，恒流 The Design of LED Lighting Drive Power ABSTRACT II With the power of the development of electronic technology, LED because of environmental, long life,