【正文】 小、散熱性能好、,納米結(jié)晶軟磁材料也已開發(fā)應(yīng)用. 3:LED開關(guān)電源中高頻化以后軟開關(guān)技術(shù)的應(yīng)用 LED開關(guān)電源高頻化以后,為了提高LED開關(guān)電源的效率,. PWMLED開關(guān)電源按硬開關(guān)模式工作(開/關(guān)過程中電壓下降/上升和電流上升/下降波形有交疊),必須研究開關(guān)電壓/電流波形不交疊的技術(shù),即所謂零電壓開關(guān)(ZVS)/零電流開關(guān)(ZCS)技術(shù),或稱軟開關(guān)技術(shù),小功率軟LED 開關(guān)電源效率可提高到80%~85%.,如準(zhǔn)諧振(上世紀(jì)80年代中)全橋移相ZVSPWM,恒頻ZVSPWM/ZCSPWM(上世紀(jì)80年代末)ZVSPWM有源嵌位。 ； 由于天氣的差異、各地電壓的差異，LED的工作環(huán)境的不同，實(shí)際工程中的設(shè)計(jì)和應(yīng)用的種種特殊指標(biāo)和要求?！? LED驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)該解決的問題： ； 研發(fā)的具有靜電保護(hù)功能的器件，使得LED能夠防止靜電，同時(shí)避免因其中一顆損壞（開路）而引起整個(gè)燈串不亮的情況。 LED燈珠芯片沒有問題，但是電源提前損壞了，雖然LED燈本身還是好的，但是展示在客戶面前就是你的燈不行，燈壞了，不能用?！　∥闹兄攸c(diǎn)闡述了電路的反饋系統(tǒng)以及電路中應(yīng)用元件的簡(jiǎn)介及選擇,并對(duì)開關(guān)電源的分類和功能進(jìn)行了簡(jiǎn)單說明, 最后還對(duì)本次設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)及展望作了描述。致 謝 至此論文完稿之際，向所有關(guān)心和支持我的老師，同學(xué)和朋友們表示衷心的感謝！首先感謝我的指導(dǎo)教員李正生教員，在做畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，李教員對(duì)相關(guān)問題的解答及指導(dǎo)，對(duì)我?guī)椭艽?。在調(diào)試電路時(shí)，要確定好幾個(gè)調(diào)試點(diǎn)對(duì)應(yīng)的參數(shù)，做到對(duì)癥下藥，而不盲目調(diào)試。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，要考慮最簡(jiǎn)單化，最可靠，和成本的兼容性，而不僅僅是把電路設(shè)計(jì)出來就OK，那是不現(xiàn)實(shí)的。對(duì)電路中要求的各種元器件的參數(shù)有了明確的認(rèn)識(shí)。掌握了不同的元器件的功能和用法。對(duì)電路中的各種反饋形式有了更多的了解。效率會(huì)大大降低。5. 在FB端接一個(gè)可調(diào)電位器，代替光耦反饋，在燈珠個(gè)數(shù)確定后，可以固定這個(gè)電阻，可以很大節(jié)省材料成本，增加的是人工成本，但是經(jīng)過試驗(yàn)，其穩(wěn)壓效果不理想，也是在220V以上才穩(wěn)定，220V以下變化很大。當(dāng)FB懸空時(shí)，相當(dāng)于光耦輸出大電阻，輸入端基本沒有電流流過，芯片認(rèn)為可能是輸出短路，所以啟動(dòng)短路保護(hù)，這樣會(huì)發(fā)生閃爍。最后發(fā)現(xiàn)是示波器表筆相當(dāng)于天線，影響較大。 ，用示波器測(cè)量光耦兩端的電壓波形，發(fā)現(xiàn)尖峰很多，也很大。經(jīng)過測(cè)量后發(fā)現(xiàn)是占空比過高，示波器顯示圖像比較混亂。第四章 實(shí)驗(yàn)中問題及處理方法 ，在220V時(shí)，負(fù)載為6個(gè)電阻時(shí)不叫，負(fù)載為3個(gè)電阻時(shí)不叫，負(fù)載為2個(gè)電阻時(shí)輕叫，負(fù)載為1個(gè)電阻時(shí)叫。電路圖如下用直接驅(qū)動(dòng)光耦電路測(cè)量串接6個(gè)電阻的負(fù)載數(shù)據(jù)如下： 輸入電壓（V）： 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 230 240 250 260 270 280 290 輸出電流（mA）：329 338 341 341 340 340 340 340 340 340 339 338 337 337 336 336 335 用直接驅(qū)動(dòng)光耦電路測(cè)量串接4個(gè)電阻的負(fù)載數(shù)據(jù)如下： 輸入電壓（V）： 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 輸出電流（mA）：340 339 338 336 327 320 318 318 318 318 319 321 320 321 325 325 325 325 換了光耦后，用直接驅(qū)動(dòng)光耦電路測(cè)量串接4個(gè)電阻的負(fù)載數(shù)據(jù)如下： 輸入（V）： 140 200 250 290 140 200 290 140 200 250 290 輸出（mA）：356 356 355 354 335 334 331 333 332 329 327經(jīng)過在常溫里試驗(yàn)了一下，發(fā)現(xiàn)其有一定的恒流精度，其優(yōu)點(diǎn)是電路比運(yùn)放方案簡(jiǎn)單，損耗低；但是缺點(diǎn)是①精度差，依賴光耦，可能會(huì)有一致性差別②溫漂大，在負(fù)40度到正70度時(shí)精度變化20%③可靠性不能保證，量產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)大。所以如果實(shí)用此方案時(shí)，要先對(duì)光耦進(jìn)行人工分檔，通過測(cè)量其正向壓降進(jìn)行分檔。而且是負(fù)溫度系數(shù)（晶體管方案也有），即夏天溫度高時(shí)，恒流電流低，燈珠發(fā)熱少，冬天溫度低時(shí)，恒流電流高，燈珠發(fā)熱多。電路原理圖如下此方案可以保證電流變化精度在要求范圍內(nèi)，可以驅(qū)動(dòng)2028顆LED，而且經(jīng)實(shí)驗(yàn)分析其可靠性不錯(cuò)，但是達(dá)到這種性能需要增加2元錢的材料成本，而且電路相對(duì)復(fù)雜了一些，不過這個(gè)方案適合量產(chǎn)。開路保護(hù)的原理是通過比較負(fù)載端的電壓與設(shè)定值的大小，來驅(qū)動(dòng)光耦，進(jìn)而反饋到芯片F(xiàn)B端來控制MOS管的導(dǎo)通關(guān)斷時(shí)間。實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)穩(wěn)壓管的電壓會(huì)有大的波動(dòng)，這是因?yàn)樨?fù)載變化時(shí)，穩(wěn)壓管的漏電流會(huì)發(fā)生些許的變化，從而引起了穩(wěn)壓值的漂移；而使用后一種方案的穩(wěn)壓效果相當(dāng)理想，所以最終確定使用TL431串聯(lián)電阻為運(yùn)放提供電源此方案可以保證電流變化精度在要求范圍內(nèi)，可以驅(qū)動(dòng)2028顆LED，而且經(jīng)理論分析其可靠性不錯(cuò)，但是達(dá)到這種性能需要增加2元錢的材料成本，而且電路相對(duì)復(fù)雜了一些，不過這個(gè)方案適合量產(chǎn)。第一是用穩(wěn)壓二極管串聯(lián)電阻的方法，第二是用TL431串聯(lián)電阻的方法。運(yùn)放的電源要求是177。運(yùn)放加光耦方式的原理是通過運(yùn)放來比較與負(fù)載串聯(lián)的電阻上的壓降，把這個(gè)信號(hào)通過光耦的隔離，反饋到芯片的FB腳，來控制MOS管的導(dǎo)通關(guān)斷時(shí)間。電流變化精度受到外部溫度的影響較大，會(huì)超出要求范圍，而且其成本也會(huì)相對(duì)提高。該電路原理圖如下該方案是利用晶體管的反向擊穿特性，三極管在PN結(jié)溫度變化時(shí)，電壓基準(zhǔn)的話會(huì)有較大的變化，Vbe=,當(dāng)溫度在40度和80度變化時(shí)，℃。當(dāng)LED燈珠壞掉一個(gè)的話，此電路的恒定電流值會(huì)增加，這樣會(huì)讓剩下的LED燈珠加速老化。況且在負(fù)載LED數(shù)量變化時(shí)，輸出電流變化較大。只改變負(fù)載，改為串接5個(gè)電阻，測(cè)量電壓103V，換算成電流為410mA。電路圖如下 在該電路中用到了NCP1200的CS腳來控制負(fù)載的電流，原理是在一個(gè)周期內(nèi)MOS管導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載電流開始上升，當(dāng)其值到達(dá)我們?cè)O(shè)定的值時(shí)，通過采樣電阻給CS端反饋一個(gè)電壓信號(hào)，控制MOS管的關(guān)斷，此時(shí)負(fù)載由電感供電，電感在下個(gè)開關(guān)周期前將所儲(chǔ)存的能量放完，這種模式叫做不連續(xù)模式。針對(duì)該電路提出的要求，為了提高電路的效率，決定使用不隔離型電路，減少變壓器的消耗。本設(shè)計(jì)針對(duì)驅(qū)動(dòng)一定數(shù)量的LED燈珠提出以下要求：1. 設(shè)計(jì)電路能夠滿足驅(qū)動(dòng)2330顆燈珠（一顆1WLED燈珠的驅(qū)動(dòng)電壓大概為3V，電流為350mA左右）2. 電流精度高，能夠達(dá)到350mA177。但對(duì)于很寬的脈沖,r(t)接近1,而瞬態(tài)熱阻接近穩(wěn)態(tài)熱阻. 有時(shí)輸入電壓并不是一個(gè)固定值,當(dāng)提供的驅(qū)動(dòng)電壓超過穩(wěn)壓管的電壓,如果簡(jiǎn)單的用電阻分壓的原理降低gate電壓,就會(huì)出現(xiàn)輸入電壓比較高的時(shí)候,MOS管工作良好,而輸入電壓降低的時(shí)候gate電壓不足,引起導(dǎo)通不夠徹底,從而增加功耗. (VCC)相同,導(dǎo)通電阻小. 目前市場(chǎng)上也有低電壓驅(qū)動(dòng)MOSFET,但耐壓都較低,可以選擇用在串接要求不是很高的場(chǎng)合.第三章 設(shè)計(jì)方案這個(gè)電路的原型是降壓型buck電路，原理是在MOS管開通時(shí)，輸入電源通過L平波和C濾波后向負(fù)載端提供電流；當(dāng)MOS管關(guān)斷后，L通過二極管續(xù)流，保持負(fù)載電流連續(xù)。P_{D}:結(jié)區(qū)能耗。降低開關(guān)頻率,. 輸出的要求:因?yàn)镸OSFET一般都連接著感性電路,或者傳輸延時(shí)過大,瞬間短路電流會(huì)顯著降低電源的效率,是MOSFET發(fā)熱的原因之一. 估算結(jié)區(qū)溫度:一般來說,即使源極/漏極電壓超過絕對(duì)的最大額定值,功率 MOSFET MOSFET 的擊穿電壓 (BVDSS) ,溫度越高,功率 MOSFET 工作時(shí)的環(huán)境溫度超過 25℃,其結(jié)區(qū)溫度會(huì)因能量耗散而升至高于環(huán)境溫度. 當(dāng)擊穿真正發(fā)生時(shí),漏極電流會(huì)大得多,真正的擊穿電壓會(huì)是額定低電流擊穿電壓值的 倍. 盡管非正常的過壓尖峰不會(huì)導(dǎo)致器件擊穿,但為了確保器件的可靠性,功率MOSFET : T_{J}=P_{D}R_{ JC}+T_{C} 其中, T_{J}:結(jié)區(qū)溫度。未屏蔽的電感在金屬外殼安裝時(shí)會(huì)發(fā)生線路震蕩頻率改變,從而產(chǎn)生噪聲,這時(shí)需要將電感屏蔽。選擇合適的電流值,有時(shí)體積和成本是制約主要因數(shù),但是還是要大于峰值電流的2倍(通常在65%),就算在板級(jí)空間十分珍貴的情況下也要保證30%預(yù)留空間余量,這樣可以有效的減小內(nèi)阻,減小發(fā)熱量。 選擇電感感值大小在參考設(shè)計(jì)范圍左右最多的是您的經(jīng)驗(yàn)值,合適的選擇感值主要需要考慮的條件是線路工作在合適的頻率范圍、合適的開關(guān)頻率減少M(fèi)OS開關(guān)次數(shù),減少mos發(fā)熱量、避免與同PCB線路同頻干擾。 參數(shù)輸入偏置電流45 nA，輸入失調(diào)電流50 nA，輸入共模電壓最大值VCC~ V，共模抑制比80dB，電源抑制比100dB DIP塑封引腳圖引腳功能圖如下圓形金屬殼封裝管腳如下LM358內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖 周邊元器件選擇電感選擇: 在設(shè)計(jì)LED恒流源時(shí)為保持嚴(yán)格的滯環(huán)電流控制,電感必須足夠大,保證在HO,ON 期間,能向負(fù)載供應(yīng)能量,避免負(fù)載電流顯著下降,導(dǎo)致平均電流跌到期望值以下. 首先,我們來看一下電感的影響,假設(shè)沒有輸出電容(COUT)的存在,這樣負(fù)載電流和電感電流完全一致,輸入電壓對(duì)頻率的影響很大,電感值在輸入低電壓時(shí)對(duì)降低頻率有很大影響.(注:您的不一定是和參考圖完全一樣,我在此只是說明問題) ,在輸入電壓的變化范圍內(nèi),負(fù)載電流的變化明顯增大. 下圖給出了頻率根據(jù)不同的輸出電壓和不同的電感值的變化曲線. 下圖, 說明了電感減小時(shí),在輸出電壓的變化范圍內(nèi),負(fù)載電流的波動(dòng)明顯增大. LED的驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生人耳聽得見的噪聲(audible noise,或者microphonic noise).通常白光LED驅(qū)動(dòng)器都屬于開關(guān)電源器件(buck、boost 、charge pump等),其開關(guān)頻率都在1MHz左右,如果PWM信號(hào)的頻率正好落在200Hz到20kHz之間,. 我們都知道,一個(gè)低頻的開關(guān)信號(hào)作用于普通的繞線電感(wire winding coil),會(huì)使得電感中的線圈之間互相產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng),該機(jī)械振動(dòng)的頻率正好落在上述頻率,另一部分來自輸出電容. ＊差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍。 ＊低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流。 ＊低功耗電流，適合于電池供電。177。 ＊單位增益頻帶寬(約1MHz) 。 特性(Features)： ＊內(nèi)部頻率補(bǔ)償。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益 模組,音頻放大器、工業(yè)控制、DC增益部件和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場(chǎng)合。一般這種電路都有完善的保護(hù)措施，屬高可靠性電源。PWM開關(guān)穩(wěn)壓的基本工作原理就是在輸入電壓、內(nèi)部參數(shù)及外接負(fù)載變化的情況下，控制電路通過被控制信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)的差值進(jìn)行閉環(huán)反饋，調(diào)節(jié)主電路開關(guān)器件導(dǎo)通的脈沖寬度，使得開關(guān)電源的輸出電壓或電流穩(wěn)定（即相應(yīng)穩(wěn)壓電源或恒流電源）。由于這種控制方式的振蕩頻率是不連續(xù)，開關(guān)頻率不容易控制，負(fù)載電壓波紋系數(shù)也比較大，異常負(fù)載適應(yīng)性差。 （4）電子變壓器降壓方式：電源效率較低，電壓范圍也不寬，一般180～240V，波紋干擾大。 （2）電阻降壓方式：通過電阻降壓，受電網(wǎng)電壓變化的干擾較大，不容易做成穩(wěn)壓電源，降壓電阻要消耗很大部分的能量，所以這種供電方式電源效率很低，而且系統(tǒng)的可靠也較低。 按電路結(jié)構(gòu)方式分類 （1）電阻、電容降壓方式：通過電容降壓，在閃動(dòng)使用時(shí)，由于充放電的作用，通過LED的瞬間電流極大，容易損壞芯片。 d、 應(yīng)注意所使用最大承受電流及電壓值，它限制了LED的使用數(shù)量； （2）穩(wěn)壓式： a、 當(dāng)穩(wěn)壓電路中的各項(xiàng)參數(shù)確定以后，輸出的電壓是固定的，而輸出的電流卻隨著負(fù)載的增減而變化； b、 穩(wěn)壓電路不怕負(fù)載開路，但嚴(yán)禁負(fù)載完全短路。可以實(shí)現(xiàn)快速,靈活的控制設(shè)計(jì). 7:LED開關(guān)電源電磁兼容性 LED開關(guān)