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1、基于OB2532的LED恒流源驱动设计 摘要 与人们日常生活息息相关的照明技术已经延续了一百多年的开展，近年来LED作为一种较新的电光源，有着高效、耐用、平安等优点，在照明领域有着非常广阔的应用前景。LED 器件对驱动电源的要求近乎于苛刻，需要设计复杂的变换电路，不同用途的LED 灯，要配备不同的电源适配器。国外客户对LED驱动电源的效率转换、有效功率、恒流精度、电源寿命、电磁兼容的要求都非常高，因为电源在整个灯具中的作用就好比像人的心脏一样重要。本论文主要研究LED恒流源驱动电路，对常见的恒流源驱动电路进行了比拟，通过比照选择出较好的电路拓扑结构，然后进行电路设计，相关元器件参数的选择，与最
2、后电路的调试工作，最后形成成品，对所遇见的问题进行分析解决。关键词：LED 开关电源 SEPIC电路 恒流源ABSTRACTLighting technology, which is closely related to our daily life, has developed for more than one century. In recent years, LED(light-emitting diode), due to its high efficiency, durability, and security, has had an extensive application i
3、n the field of lighting.The requirements of drive power on LED device is demanding: we need to design complex inverters, besides, we need to prepare different power adapter for LEDs of different usages. For foreign customers, they set a high standard on LED drive powers conversion efficiency, effect
4、ive power, constant current accuracy, battery life and electromagnetic compatibility, because they know that the power supply plays a vital role in the whole light.This paper mainly focused on the drive circuit of LED constant current source, compared different common drive circuits and selected the
5、 circuit topology which has higher efficiency. Then we carried on the circuit design and selected the parameters of related components. Finally, we tested the circuit, made out the product and discussed problems occurred during the test.Key Words: LED Switching Power Supply SEPIC constant current so
6、urce目录摘要ABSTRACT第一章 绪论11.1本课题研究的目的意义11.2 LED发光原理21.3 LED驱动电源的使用现状21.4 LED驱动电源面临的问题31.5 LED驱动电源的展望31.6论文的主要工作4第二章 LED驱动电源工作原理52.1 PWM调制简介52.2 控制方式52.3恒压和恒流的选择82.4 DC-DC功率变换电路概述11第三章开关电源设计过程173.1芯片介绍173.2提高单片开关电源效率的方法213.3 EMC设计23电路参数的计算25变压器绕法29测试数据29第四章 结论35参考文献37致谢38第一章 绪论LEDLighting Emitting Diode
7、照明即是发光二极管照明，它是一种节能、环保、快速、多色彩、长寿命的新型光源，它将成为未来照明的开展趋势，但由于其对电源的稳定性要求很高，所以就需要各种驱动电路配合才能到达高的发光效率。LED的寿命和电源有很大的关系，电源供电不稳定，将会导致LED发光效率降低，寿命缩短，颜色发生变化，甚至烧毁，所以驱动电路将会成为LED照明开展的瓶颈，同时也是从事LED照明企业的技术难题，如果不能很好的掌握这项技术，就会被淘汰，丧失市场份额从而导致亏损的恶性循环。所以说对驱动电路的研究是至关重要的。本课题研究是为了推动LED更接近被主流普通照明市场所采用，设计出好的电源驱动会有助于提高LED的发光效率，降低照明
8、产品的制造本钱，这都是大势所趋，因为LED照明产业正在持续走热，其中最主要的推动因素是各国政府对节能环保新能源产业的日益重视和大力扶持。无论是09年闭幕的哥本哈根世界气候大会，还是当前世界许多国家应对金融危机的重要举措，扶持开展新能源始终处于决定性的重要地位。所有迹象说明新能源将是近代基于低碳经济的一场技术革命。未来新能源产业的价值链将围绕新能源收集和新能源利用，更有效的收集和开拓新能源的新应用会为各领域开拓新的价值增长点，如LED照明。在这里必须提出的一点是，在太阳能系统中，为了把电能并入电网，需要用逆变器把直流电变成交流电，当照明负载为直流时无需使用(如LED照明)，目前已经有太阳能直接供
9、电的LED照明系统，相信这个趋势将在未来得到更多应用，从这点上看，DC-DC功率变换器研究的价值很高，会为我们节省很多资源。本课题所研究的就是一种LED恒流源驱动，通过对SEPIC和FLYBACK电路的研究与分析，比照两者优缺点，选择出更适合应用实际的电路。1.2 LED发光原理图1-1 LED发光原理图LEDLight Emitting Diode，发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两局部组成，一局部是P型半导体，在它里面空穴占主导地
10、位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。 1.3 LED驱动电源的使用现状标准电灯正在经历一场革命。出于保护能源和应对全球气候变暖的考虑，美国一些州和其它一些国家开始禁止使用低能效的白炽灯泡。各种新技术正纷纷被用于替换白炽灯泡，其中紧凑型真空荧光灯(CFL)是主要替代方案。尽管这种CFL灯的功耗仅为白炽灯的20%，但却含有有毒物质汞。相比之下，LE
11、D灯可以提供更高效和更环保的解决方案。LED最初的商业应用出现在上世纪七十年代，但因其光输出极低，应用范围也仅限于指示灯和计算器显示屏等领域。如今，能够产生白光的高功率LED在效率方面不断得以提升，价格也在逐年下降，因此它已成为主流照明应用值得考虑的选择之一。预计随着LED技术的开展，到2021年其发光效率将到达150 流明/ 瓦，1000流明的本钱将缺乏5 美元。2021上海世博会举办期间，世博园区内所有的景观灯光都将使用LED，而大多数照明路灯、指示灯也将使用LED.届时，LED照明有望占到世博园区总照明的七成以上，LED在一个区域内如此大规模、密集地使用，在全球尚属首次。通过全球LED
12、技术领导厂商对材料、工艺和封装技术的努力改良，高亮度LED的发光效率和性能得到了显著提升，除了传统的背光和显示面板市场外，高亮度LED开始走向室内外普通照明、汽车内外照明、探照灯、交通灯等全新应用。这些都预示着LED驱动电源将有一个广阔的应用前景1。1.4 LED驱动电源面临的问题由于LED是特性敏感的半导体器件，又具有负温度特性，因而在应用过程中需要对其进行稳定工作状态和保护，从而产生了驱动的概念。LED器件对驱动电源的要求近乎于苛刻，LED不像普通的白炽灯泡，可以直接连接220V的交流市电。LED是23伏的低电压驱动，必须要设计复杂的变换电路，不同用途的LED灯，要配备不同的电源适配器。国
13、际市场对LED驱动电源的效率转换、有效功率、恒流精度、电源寿命、电磁兼容的要求都非常高，设计一款好的电源必须要综合考虑这些因数，因为电源在整个灯具中的作用就好比像人的心脏一样重要。在市场一片繁荣的背景下，LED产品质量良莠不齐，对驱动电源的要求混乱，市场上LED产品如火如荼的开展态势下，就LED驱动电源企业而言，目前面临几个挑战。首先是驱动电路整体寿命，尤其是关键器件如电容在高温下的寿命直接影响到电源的寿命。其次是LED驱动器需挑战更高的转换效率，尤其是在驱动大功率LED 时更是如此，因为所有未作为光输出的功率都作为热量耗散，电源转换效率的过低，影响了LED节能效果的发挥。第三，以大调光比和高
14、效率地对LED调光，同时能够保证在高和低亮度时颜色特性恒定。同时要降低本钱，目前在功率较小(15W)的应用场合，恒流驱动电源本钱所占的比重已经接近1/3，已经接近了光源的本钱，一定程度上影响了市场推广2。1.5 LED驱动电源的展望未来的方式是，先恒压，再线性恒流整合方式。电压保证在一定范围内适应负载需要，按LED有不同的Vf值3-3.6V之间，那按LED实际数量乘于3V计算出最低值，再按3.6V电压乘于数量计算出最大可能电压值，最终确定电源局部需要调整的电压范围。再线性恒流源后端恒流，可以多路恒流源并联使用，也可以单路多个恒流源增加电流使用。前端电压源局部采样检测恒流源压差，调整适宜负载需求
15、电压，从而到达高效、灵活的驱动线路需求。恒流源需要低压差线性恒流器件，线性恒流源有着很好的电流误差，也会有很好的灰度表现。在小电流时可以有13V的压差，在大电流方面必须要200300mV低压差，才会有较高的效率，那样线性恒流源需要另外供电。总之，随着技术的不断完善，我们的日常生活会因LED而变得多姿多彩。本设计根据实际需要，做出AC-DC的LED 恒流源驱动电源，而AC-DC的核心就是DC-DC变换。就DC-DC解决方案而言，其中，标准降压型转换器是最简单和最容易实现的方案，设计中拟采用单端初级电感变换器。实现高压和低压的隔离不仅能满足平安需要，还能有效的减少高压高频区的干扰附加到低压输出端，提高输出电流的稳定性。 本设计预驱动功率为10W的LED，要求在全电压85-264V范围内实现恒流，其恒流精度0.5，并通过EMC测试。论文主要工作是为通过理论比拟为设计提供合理系统方案和充足的理论依据。 第二章 LED驱动电源工作原理2.1 PWM调制简介脉冲宽度调制方式，其开关频率恒定，通过调节导通脉冲的宽度来改变占空比，从而实现对能量向负载传递的控制，称之为“定频调宽。PWM调制方式是开关功率变换器中最常采用
