【正文】 .........................................18 LED 驅(qū)動(dòng)電路的調(diào)試 ...................................................................................19 輸出紋波 ..........................................................................................19 轉(zhuǎn)換效率 ..........................................................................................19 電壓調(diào)整率測(cè)試 ..............................................................................20 負(fù)載調(diào)整率 測(cè)試 ..............................................................................20 8 總結(jié) ...........................................................................................................................21 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................22 1 1 引言 隨著社會(huì)的進(jìn)步及芯片技術(shù)的發(fā)展，人們?cè)絹碓诫x不開 LED 燈。 Keywords:D rive。 Overcurrent protection， provide system reliability。 關(guān)鍵詞： 驅(qū)動(dòng)；低能耗；高效率；開關(guān)電源 XXXI Abstract LED lights with long life 、 reliability and durability 、 resistance to shock、 highlow、 light speed、 small size、 light weight and so widely used。具有過流保護(hù)功能，提供系統(tǒng)的可靠性。 參考文獻(xiàn) [1] 張楠，樊銳，寧濤等 . 用于 ATE 程控直流電源 [J]. 電子測(cè)量技術(shù)， 2020，6(2): 3133 [2] 范新民 . 高精度可程控線性直流電源原理分析 [J]. 安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)， 2020， 5(5): 8081 [3] 張亞迪，姚宏宇等 . 一種低壓可程控開關(guān)電源的設(shè)計(jì) [J]. 電源技術(shù)應(yīng)用，2020， 8(3): 3841 [4] 武杰，董娟 . 用 AVR MCU 實(shí)現(xiàn)的可程控開關(guān)電源的設(shè)計(jì) [J]. 電測(cè)與儀表，2020， 42(7):1215 [5] 劉勝利，吳國(guó)慶，陳國(guó)順等 . 高性能的程控交直流綜合電源的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [J]. 計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制， 2020， 10(4):270274 [6] 黃珍貴，劉國(guó)福 . 基于 D/A 轉(zhuǎn)換器的可程控開關(guān)電源設(shè)計(jì) [J]. 沈陽工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)， 2020， 23(3):4144 [7] 蔡新舉，劉華章 . 一種高效程控直流電源設(shè)計(jì) [J]. 煙臺(tái)大學(xué)學(xué)報(bào)，2020,16(1):6064 [8] 郭占山，朱軍，史永彬 . 各種儀器設(shè)備自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的開發(fā) [J]. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用， 2020， (5):2628 [9] TNY280PN pdf 資料 PI 公司網(wǎng)站 提供 XXIX [10]《開關(guān)電源設(shè)計(jì)》第二版 Abraham 著 王志強(qiáng) 等譯 [11]《電子技術(shù)基礎(chǔ)》第四版 康華光 著 [12]《電路》第四版 邱關(guān)源 著 [13]《信號(hào)與系統(tǒng)考研教案》 范世貴 王崇斌編著 [14]《 EMC 設(shè)計(jì)工程實(shí)務(wù)》 馬永健 編著 [15]《 Altium designer 完全電路設(shè)計(jì)》 張義和 [16]《開關(guān)電源中的磁性元器件》趙修科 主編 私立華聯(lián)學(xué)院 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)） （ 13 屆大專） 題 目： 高亮度 LED驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)與制作 系 別： 機(jī)電工程系 XXX 專 業(yè)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 楊英杰 完成日期： 年 月 日 摘 要 LED 燈以壽命長(zhǎng)、可靠耐用、抗震性好、高效低耗、點(diǎn)亮速度快、體積小、環(huán)保節(jié)能 等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛的應(yīng)用 。 此外，匝數(shù)減少了，為保證利用更廣的磁滯回線，氣隙長(zhǎng)度也相應(yīng)減少了，本設(shè)計(jì)采用軟件給出的氣隙為 的建議。），匝數(shù)比也完全參照 PI Expert 7 提供的 EF20 的設(shè)計(jì)。 132KHZ 的工作頻率下，磁芯功率裕量應(yīng)該留大點(diǎn)，降低占空比，以減少磁芯發(fā)熱，因此改用了 EE20/20/5磁芯，磁芯面積 Ae 值為 178。 XXVII 圖 64電壓比較器 B部分 磁路設(shè)計(jì) 變壓器也采用 PI 公司提供的 PI Expert 7 作為參考，如圖 65。通過光耦令 TNY280的使能 引腳 EN/UV 導(dǎo)出較大電流，控制 TNY280 的脈沖信號(hào)減少，所以輸出將穩(wěn)定在 40V 上下。穩(wěn)壓管導(dǎo)通，微電流約為 。 可見環(huán)路為負(fù)反饋控制，實(shí)現(xiàn)恒流。 假設(shè)某種原因?qū)е螺敵鲭娏鬟^大，則比較器 B 同相端電壓高于反相端，電壓比較器輸出高電平，光耦內(nèi)部發(fā)光二極管導(dǎo)通，于是光耦的 C 腳將從 TNY280 的 XXVI EN/UV 腳引出較大電流，導(dǎo)致 TNY280 內(nèi)部 MOS 管的 PWM 方波占空比降低，使得輸出電壓回落，輸出電流也就降低了，就這樣達(dá)到恒流的目的 。通過電壓比較器 B（運(yùn)放 358 的 B 部分）與穩(wěn)壓管的過壓回饋進(jìn)行電壓比較。 XXV 圖 63 運(yùn)放 358 A 部分 （ 1）運(yùn)放 358 的 A 部分： 通過 （兩個(gè) 1Ω的并聯(lián)，阻值應(yīng)盡量減少，以提高效率）的金屬膜高精度電阻串接接到輸出回路作為電流 取樣電阻，經(jīng) 4702 電阻連接到運(yùn)放 A 同相端進(jìn)行加大。 TL431 的陽極和 ref 端連接在一起，此時(shí)陽極的電壓約為 。電流取樣電阻可 改為小至 （為減小體積，用兩個(gè) 1Ω電阻并聯(lián)）的高精度（誤差值為 1%）金屬膜電阻。此外改動(dòng)較大的是反饋回路，如果只采用 TL431 作為恒壓控制，控制精度較低，且不好實(shí)現(xiàn)恒流控制；假設(shè)采用三極管 S8550 加 TL431 作為恒流穩(wěn)壓控制，精度不夠高，并且電流采樣電阻一定要取較大阻值，導(dǎo)致效率下降。目的是使得整個(gè)電路發(fā)熱量減少，更加穩(wěn)定，以適應(yīng)各種惡劣的工作環(huán)境。因此修改了高頻變壓器從 EE19改為 EE20/20/5（磁芯氣隙改小 ） 。 圖 61電路原理圖 XXIV 用 PI 公司的軟件 PI Expert 7 設(shè)計(jì)出電路框圖如圖 62。采用低導(dǎo)通壓降的肖特基整流管ER303減少二極管發(fā)熱，濾波電容采用 ESR可接受的普通電解電容降低電容溫升。 圖 51伏安特性與溫度 圖 53 在輸出回路串接電阻 圖 52恒定電壓 V2 圖 54系統(tǒng)框圖 本系統(tǒng)采用了 LED 驅(qū)動(dòng)電路中常用的單端反激式拓?fù)洌撏負(fù)湓O(shè)計(jì)較為簡(jiǎn) XXIII 單。 最理想的方法是采用整體的思想，通過控制開關(guān) IC 的占空比調(diào)節(jié)輸出電壓，控制次級(jí)始終輸出恒定電流。但是這種方法將在串聯(lián)電阻處耗散一定功率，降低整個(gè)電路轉(zhuǎn)換效率，有悖設(shè)計(jì)初衷。假設(shè)驅(qū)動(dòng)為恒定電壓 V2（如圖 52），工作中燈珠溫度從 T1 到達(dá) T2,流經(jīng)燈珠的電流明顯增大，電流增大又導(dǎo)致溫度升高，如此惡性循環(huán)，最后勢(shì)必?zé)龤糁椤? LED 恒流，實(shí)現(xiàn)過壓保護(hù) 次級(jí)采用 LM358 雙運(yùn)放實(shí)現(xiàn)恒流和過壓保護(hù)。 （ 3）初次級(jí)用安規(guī)電容 CT7 實(shí)現(xiàn)靜電釋放，防止靜電堆積引起的高壓打火。 （ 2）光耦 817B 提供隔離、反饋功能。 5 系統(tǒng)功能 實(shí)現(xiàn)隔離輸出 （ 1）變壓器 T1 提供隔離，儲(chǔ)能，變壓的功能。至于存在的上下開關(guān)直通問題，通?？梢赃x擇合適的 PWlVl 控制芯片和通過設(shè)置死區(qū)時(shí)間來解決。 正激 電路較簡(jiǎn)單，成本低，可靠性高 ，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單 變壓器單向激 磁，利用率低 幾百瓦～幾千瓦 各種中、小功 率電源 全橋 變壓器雙向激磁，沒有變壓器偏磁問題，開關(guān)較少，成本低 有直通問題， 可靠性低，需 要隔離驅(qū)動(dòng)電 路 幾 百 瓦～十 幾千瓦 各種工業(yè)用電 源，計(jì)算機(jī)電 源等 半橋 變壓器雙向激磁，容易達(dá)到大功率 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成 本高，有直通 問題，可靠性 低，需要復(fù)雜 的多組隔離驅(qū) 動(dòng)電路 幾百瓦～幾百千瓦 大功率工業(yè)用 電源、焊接電 源、電解電源 等 推挽 變壓器雙向激磁，變壓器一次側(cè)電流回路中 只有一個(gè)開關(guān)，通 有偏磁問題 幾 百 瓦～十 低輸入電壓的 電源 XXI 態(tài)損耗較小，驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單 幾千瓦 結(jié)合以上各電路特點(diǎn)，決定選用半橋式變換器做為主變換器。 就效率而言，以 E133 變壓器為例，在工作頻率為 50kHz、溫升 500C 時(shí)，全波～全波的效率為 ，橋式～全波的效率為 ，橋式～橋式的效率為。就輸出功而言，全橋式最大，推挽式次之，半橋式居中，單端正激式和反激式輸出功率最小。假定輸出電壓平均值為?，方波電壓的幅值為 U，并且忽略電路的內(nèi)阻，那么從圖 20 可以看出砜和 U，有如下關(guān)系 圖 412 輸出電壓與幅值關(guān)系 開關(guān)電源變壓器的工作狀態(tài)與開關(guān)型功率變換器的電路形式有關(guān)，一般根據(jù)功率大校，使用要求，采用不同形式的功率變換器。 XIX 圖 411 推挽式變換器工作波形 雙極性變換器電源 (推挽、半橋、全橋 )的穩(wěn)壓原理是這樣的：若由于某種原因 (例如輸入電網(wǎng)電壓的變化或輸出端伏在的變化 )使輸出電壓變化△ U，則△ U，經(jīng)脈寬控制電路處理后就產(chǎn)生寬度可變的控制脈沖，驅(qū)動(dòng)開關(guān)晶體管，實(shí)行功率變換，其輸出也是改變了脈沖寬度的方波電壓，從而使輸出電壓回到額定值電壓砜。但是這種電路還是很少被采用，主要原因有兩個(gè)：一是受開關(guān)晶體管電壓額定值的限制，理論上晶體管集電極與發(fā)射極的峰值電壓應(yīng)為坼 r= 耳，但實(shí)際上在正式產(chǎn)品中，假如不能保證 ECE=，產(chǎn)品損壞率將會(huì)增高， 這樣有可能選不出合適的晶體管：二是變壓器的磁芯飽和問題。 在每個(gè)周期里， BGl 和 BG2 交替導(dǎo)通，其集電極電位一個(gè)上升，另一個(gè)下降，形成推挽式動(dòng)作，使開關(guān)變壓器 T 具有中心抽頭的初級(jí)繞組的兩個(gè)異名端分別被激勵(lì)，在各自的半個(gè)周期內(nèi)，分別把能量傳遞給負(fù)載。 XVIII 圖 49 全橋式變換器工作波形 圖 410 推挽式變換器原理 推挽式變換電路實(shí)際上是由兩個(gè)正激式變換電路所組成，只是它們工作時(shí)相位相反 。 其主要優(yōu)點(diǎn)是：晶體管集電極與發(fā)射極峰值電壓要求較低， ECE=1/2EC，并且每個(gè)晶體管流過的電流比半橋小 50％。使開關(guān)變 壓器初級(jí)繞組在一個(gè)周期內(nèi)交替受到極性相反的輸入電壓激勵(lì)。 圖 47 半橋式變換器工作波形 圖 48 全橋是變換器原理電路 典型的全橋式電路如圖 48 所示。這種電路另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，為了避免磁飽和，通過耦合電容 e 的作用可以自動(dòng)修正，也就是說具有抗不平衡的作用。變壓器初級(jí)在整個(gè)周期內(nèi)都有電流流過，磁芯得到 了充分利用，晶體管 BGl 和 BG2 的集電極與發(fā)射極峰值電壓要求較低