【正文】 電源電磁兼容性:高頻LED開關電源的電磁兼容(EMC),將引起強大的傳導電磁干擾和諧波干擾,以及強電磁場(通常是近場),對附近的電氣設備造成電磁干擾,電力電子電路(如開關變換器),再加上EMI測量上的具體困難,在電力電子的電磁兼容領域里,存在著許多交叉學科的前沿課題有待人們研究. 8:LED開關電源設計和測試技術 LED開關電源系統(tǒng)的CAD,包括主電路和控制電路設計、器件選擇、參數最優(yōu)化、磁設計、熱設計、EMI設計和印制電路板設計、可靠性預估、,可使所設計的系統(tǒng)性能最優(yōu),減少設計制造費用,并能做可制造性分析,LED開關電源系統(tǒng)的熱測試、EMI測試、可靠性測試等技術的開發(fā)、研究與應用也是應大力發(fā)展的. 9:LED開關電源系統(tǒng)集成技術 LED開關電源系統(tǒng)集成技術:LED電源設備的制造特點是非標準件多、勞動強度大、設計周期長、成本高、可靠性低等,而用戶要求制造廠生產的LED開關電源產品更加實用、可靠性更高、更輕小、,迫切需要開展集成LED開關電源模塊的研究開發(fā),使 LED開關電源產品的標準化、模塊化、可制造性、規(guī)模生產、降低成本等目標得以實現. 實際上,在LED開關電源集成技術的發(fā)展進程中,已經經歷了電力半導體器件模塊化,功率與控制電路的集成化,集成無源元件(包括磁集成技術),可以使LED開關電源產品更為緊湊,體積更小,也減小了引線長度,可以實現一體化,所有元器件連同控制保護集成在一個模塊中. 上世紀90年代,隨著大規(guī)模分布電源系統(tǒng)的發(fā)展,一體化的設計觀念被推廣到更大容量、更高電壓的電源系統(tǒng)集成,提高了集成度,出現了集成電力電子模塊(IPEM).IPEM將功率器件與電路、控制以及檢測、執(zhí)行等單元集成封裝,得到標準的,可制造的模塊,既可用于標準設計,也可用于專用、,顯著降低成本,提高可靠性.1．3LED驅動電源的分類及特性 按驅動方式可分為兩大類： （1）恒流式: a、 恒流驅動電路輸出的電流是恒定的，而輸出的直流電壓卻隨著負載阻值的大小不同在一定范圍內變化，負載阻值小，輸出電壓就低，負載阻值越大，輸出電壓也就越高； b、 恒流電路不怕負載短路，但嚴禁負載完全開路。ZVTPWM/ZCTPWM(上世紀90年代初)全橋移相ZVZCSPWM(上世紀90年代中),效率達93%. 4:LED開關電源中使用同步整流技術 LED開關電源中使用同步整流技術,相對于低電壓、大電流輸出的軟開關變換器,(SR) 技術,即以功率MOS管反接作為整流用開關二極管,代替蕭特基二極管(SBD),可降低管壓降,從而提高LED開關電源電路效率. 5:LED開關電源中功率因數校正(PFC)變換器應用 LED開關電源中功率因數校正(PFC),在正弦電壓輸入時,單相整流電源供電的電子設備,電網側(交流輸入端) (PFC)變換器,~,輸入電流THD10%.既治理了對電網的諧波污染,(APFC). 6:LED開關電源的全數字化控制 LED開關電源的控制已經由模擬控制,模數混合控制,已經在許多功率變換設備中得到應用. 全數字控制的優(yōu)點是數字信號與混合模數信號相比可以標定更小的量,芯片價格也更低廉。 1．２設計LED開關電源時應該注意參數LED 開關穩(wěn)壓電源(以下簡稱LED開關電源)問世后,其主電路拓撲與線性電源相仿,(PWM)技術的發(fā)展,PWMLED開關電源問世,它的特點是用20kHz的載波進行脈沖寬度調制,LED開關電源的效率可達65%~70%,而線性電源的效率只有30%~40%.因此,用工作頻率為20 kHz的PWMLED開關電源替代線性電源,可大幅度節(jié)約能源,從而引起了人們的廣泛關注,(ultralargescaleintegratedULSI)芯片尺寸的不斷減小,LED開關電源的尺寸與微處理器相比要大得多。 ； 為LED提供最佳的恒流源驅動，保持其處于最佳的工作狀態(tài)；為實現LED的普及和應用提供了可靠的基礎。所以，電源還是一個比較困惑的問題。LED恒流驅動電源架構畢業(yè)論文目　　錄第一章 引言1．1本課題研究的目的　1．2設計LED開關電源時應該注意參數　1．3LED驅動電源的分類及特性第二章 設計中元件簡介 NCP1200簡介 PC817簡介 LM358簡介 周邊元器件選擇第三章 設計方案 電路原理 電路要求 不隔離型直接反饋電路 方案二 不隔離型晶體管反饋電路 方案三 不隔離型運放反饋電路 方案四 不隔離型光耦直接反饋電路第四章 實驗中問題及處理方法第五章 實驗總結第一章　引言1．1本課題研究的目的 LED驅動電源成為LED工程亮化一個軟肋 LED驅動電源貫穿整個LED產業(yè)鏈的發(fā)展，可以比喻為保持LED產業(yè)順利發(fā)展的血液，缺少了LED電源環(huán)節(jié)，上中下游的發(fā)展將短路、緩慢，無法實現高速的飛躍，因此，在中國LED產業(yè)鏈的逐步成熟的今日，掌握了先進可靠的LED驅動，將快速的搶占市場，從而迅速的實現LED的產業(yè)化。 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?！? LED驅動電路應該解決的問題： ； 研發(fā)的具有靜電保護功能的器件，使得LED能夠防止靜電，同時避免因其中一顆損壞（開路）而引起整個燈串不亮的情況。 ； 由于天氣的差異、各地電壓的差異，LED的工作環(huán)境的不同，實際工程中的設計和應用的種種特殊指標和要求。而路燈LED開關電源、大功率LED開關電源、軍用LED開關電源以及用電池的便攜式電子設備(如手提計算機、移動電話等)更需要小型化、輕量化的 ,對LED開關電源提出了小型輕量要求,還要求LED開關電源效率要更高,性能更好,. 設計LED開關電源時應該注意參數: 1:LED開關電源功率密度 提高開關電源的功率密度,使之小型化、輕量化,(如移動電話,數字相機等). ,必須提高PWM變換器的工作頻率、從而減小電路中儲能元件的體積重量. 、小、“電壓振動”變換和“振動電壓”變換的性質傳送能量,其等效電路如同一個串并聯諧振電路,是功率變換領域的研究熱點之一. ,須設法改進電容器的性能,提高能量密度,并研究開發(fā)適合于電力電子及電源系統(tǒng)用的新型電容器,要求電容量大、等效串聯電阻(ESR)小、體積小等. 2:LED開關電源中高頻磁性元件的選擇 LED開關電源系統(tǒng)中應用大量磁元件,高頻磁元件的材料、結構和性能都不同于工頻磁元件,要求其損耗小、散熱性能好、,納米結晶軟磁材料也已開發(fā)應用. 3:LED開關電源中高頻化以后軟開關技術的應用 LED開關電源高頻化以后,為了提高LED開關電源的效率,. PWMLED開關電源按硬開關模式工作(開/關過程中電壓下降/上升和電流上升/下降波形有交疊),必須研究開關電壓/電流波形不交疊的技術,即所謂零電壓開關(ZVS)/零電流開關(ZCS)技術,或稱軟開關技術,小功率軟LED 開關電源效率可提高到80%~85%.,如準諧振(上世紀80年代中)全橋移相ZVSPWM,恒頻ZVSPWM/ZCSPWM(上世紀80年代末)ZVSPWM有源嵌位。對電流檢測誤差可以進行精確的數字校正,電壓檢測也更精確。 c、 恒流驅動電路驅動LED是較為理想的，但相對而言價格較高。 c、 以穩(wěn)壓驅動電路驅動LED，每串需要加上合適的電阻方可使每串LED顯示亮度平均；d、 亮度會受整流而來的電壓變化影響。易受電網電壓波動的影響，電源效率低、可靠性低。 （3）常規(guī)變壓器降壓方式：電源體積小、重量偏重、電源效率也很低、一般只有45%～60%，所以一般很少用，可靠性不高。 （5）RCC降壓方式開關電源：穩(wěn)壓范圍比較寬、電源效率比較高，一般可以做到70%～80%，應用也較廣。（6）PWM控制方式開關電源：主要由四部分組成，輸入整流濾波部分、輸出整流濾波部分、PWM穩(wěn)壓控制部分、開關能量轉換部分。電源效率極高，一般可以做到80%～90%，輸出電壓、電流穩(wěn)定。按LED應用范圍可分為路燈用LED開關電源,庭院燈用LED開關電源,草坪燈LED開關電源,水底燈防水LED開關電源,廣告燈防水LED開關電源等按外觀分類又有:LED防水電源,裸板LED開關電源,有殼但不防水LED開關電源,主要視LED開關電源使用環(huán)境選擇第二章 設計中元件簡介 NCP1200簡介NCP各引腳功能如下圖NCP的基本技術參數如下圖 PC817簡介 LM358簡介LM358內部包括有兩個獨立的、高增益、內部頻率補償的雙運算放大器， 適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工 作條件下，電源電流與電源電壓無關。 LM358的封裝形式有塑封8引線雙列直插式和貼片式。 ＊直流電壓增益高(約100dB) 。 ＊電源電壓范圍寬：單電源(3—30V)；雙電源(177。15V) 。 ＊低輸入偏流。 ＊共模輸入電壓范圍寬，包括接地。 ＊輸出電壓擺幅大（) 。選擇合適的電感內阻,內阻是電感發(fā)熱的主要因數,從而提高線路效率。質量不好、繞制松散電感器件也會有噪聲。另外,當被屏蔽干擾信號的波長正好與金屬機殼的某個尺寸接近的時候,金屬機殼很容易會變成一個大諧振腔,即:電磁波會在金屬機殼內來回反射,并會產生互相迭加. 為了獲得最佳的效率,確保該電感銅線低的DCR(銅線電阻).,SMT有時也會有影響,會使得電感感值發(fā)生嚴重變化,要仔細了解供應商產品溫度忍耐限度要求.輸出電容器件選擇: ,一個小的 ,圖上存在一個拐點,再增加電容值,對操作頻率和輸出電流的調整影響不大. 增加輸出電容(COUT),從本質上來說,是增加了輸出級所能儲存的能量,(COUT)之后,負載電流有相同的趨勢,只不過所有尖銳的拐角都變得圓滑了,所有的峰值明顯減小,如下圖所示. 應用設計在輸出端上采用低ESR(等效串聯電阻)陶瓷電容器,這是與其它電介質相比,.輸入電容器的選擇: 一般在驅動IC輸入設置一顆電容,價格變得非常低廉而穩(wěn)定,集成到IC內部沒有成本優(yōu)勢,所以大多將整流濾波部分不予整體考慮. 如果采用電解電容提供了附加的旁路或輸入電源阻抗很低,并強制該開關電流進入一個嚴密的本機環(huán)路,以高效的完成這項工作,而且,陶瓷電容器小尺寸和低阻抗(低的等效串聯電阻或ESR),與數值相同的其它電容器類型相比,也不建議在此使用.肖特基二極管選擇: 通常開關轉換型LED恒流驅動IC在mos管關斷期間傳到電流,所選擇二極管反向耐壓要針對線路最高輸出電壓脈沖值來確定,因此應選擇一個正向電流IF=I*(1D)%,則需要考慮PWM低電平期間來自輸出的二極管泄漏(有氣在熱點上),這一點或許也很重要. 升壓型轉換器中的輸出二極管在開關管關斷期間流過電流,峰值電流等于電感峰值電流. Id(二極管電流)=Il(電感電流)=(1+X/2)*Iout(最大電流)/1Dmax 二極管消耗功率為: Pd=Iout(最大)*Vd 保持較短的二極管引線長度并遵循正確的開關節(jié)點布局,是要合適,高耐壓肖特基二極管Vf值也會高些,功耗會大,成本也會稍有增加,沒有成本壓力可以考慮. 經?？梢允褂玫亩O管可以是: IN58171A20V IN58191A40V CMSH160M 1A60V CMSH1100M1A100V BYV26A200V BYV26B400V BYV26C600V BYV26D800V B2202A20V B2402A40V B2100 2A100V B3203A20V UPS3403A40V SBM4303A40V 8ETU048A400VLED恒流驅動器件MOSFET選擇! ,應用較為廣泛,也多以NMOS為主. 功率MOSFET的開關特性:MOSFET功率場效應晶體管是用柵極電壓來控制漏極電流的,因此它的一個顯著特點是驅動電路簡單,工作頻率高,功率MOSFET的工作頻率在下降時間主要由輸入回路時間常數決定. MOS管