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1、惠州学院本科生毕业设计（论文）惠州学院HUIZHOU UNIVERSITY毕 业 论 文（设 计）中文题目： DC-DC LED驱动电路设计 英文题目: The DC-DC Driver Cricuit Design of LED 姓 名 周彪平 学 号 080703140 专业班级 电子信息工程1班 指导教师 曹建忠 提交日期 2012年5月19日 教务处制1DC-DC LED驱动电路设计姓名：周彪平 班级：08级电子信息工程1班 指导老师：曹建忠 职称：教授 (惠州学院电子科学系，广东，惠州，516007)中文摘要摘 要 随着大功率LED在灯光装饰和照明中的普遍使用，大功率LED驱动电路设
2、计显得越来越重要。在LED迅速发展的今天，LED驱动电路也随之快速跟进，多种驱动方式并存，不同的设计方案在完善。在LED照明领域，没有好的驱动器的匹配，LED照明的优势将无法体现。大功率LED是电流型器件，严格的控制流过LED的电流是恒定的及其重要，而且还要实现可以对LED调光，满足各种需求。 本论文对LED的驱动方式进行了深入探讨，并基于集成电路PT4115设计了一个低成本、高效率、发光可调的恒流驱动电路，用以实现大功率LED的驱动。对驱动电路原理进行分析后，动手制作了实物电路，并用示波器观察了电路输出波形。实验结果表明所设计的驱动电路能保证LED的稳定高效率发光，在工程上有广泛地应用前景。
3、【关键词】：大功率LED、开关电源、PWM、恒流驱动、PT4115、STC89C52英文摘要The DC-DC Driver Cricuit Design of LED Author： Zhou Biaoping Major：Electronic Information EngineeringTeacher：Cao Jianzhong Title：professor(Electronic Science Deparment of Huizhou University，Guangdong，Huizhou，516007)AbstractWith the widespread use of high
4、-power LED in the lighting and decoration ,the driver circuit design of high-power LED is becoming increasingly important. Today at the rapid development of LED, LED drive circuit also will fast track, multi-drive circuit modes exist,and different designs options is in improving. in the area of LED
5、lighting, if there is no good driver circuit using, the advantages of LED will not be reflected. High-power LED is current-mode devices, strict control of constant current flowing through the LED is important, but also the LED dimming can be achieved to meet the various needs.The dissertation discus
6、ses in depth the driving LED mode, and based on IC PT4115 I design a lowcost,high efficiency, longer life,dimmable and constant current drive circuit to drive high-power LED. Then to analysis the driving circuit, I made the physical circuit and watched the circuit output with an oscilloscope wavefor
7、m. The experimental results show that the design of the drive circuit can guarantee the stability of high-efficiency light-emitting LED, and I think that the driver circuit will be widespread used in engineering applications.【key words】: High-power LED;Switching power supply;PWM;Constant current dri
8、ver circuit;PT4115;STC89C52目 录中文摘要I英文摘要II第一章 绪 论11.1 白光LED发展的背景和意义11.2 白光LED的发展简介21.3 课题介绍与研究意义4第二章 用到相关知识52.1 LED发光原理52.2 白光LED的伏安特性52.3 白光LED的连接方式72.3.1 串联驱动82.3.2 并联驱动82.3.3 混联驱动82.4 LED驱动现状研究82.4.1 电阻限流电路82.4.2 线性控制电路92.4.3 电荷泵升压电路102.4.4 开关变换电路112.5 脉宽调制型（PWM）开关电源原理122.5.1 电压控制模式132.5.2 电流控制模式1
9、62.6 STC89C52单片机简介182.6.1 STC89C52单片机主要性能参数182.6.2 STC89C52单片机最小系统的设计192.6.3 单片机时钟电路202.6.4 单片机复位电路202.7 PWM调光技术21第三章 设计总思路233.1 设计思想233.2 设计总框图23第四章 硬件电路设计244.1 LED恒流驱动电路设计244.1.1 芯片比较选取244.1.2 PT4115芯片了解254.1.3 设计电路284.2 PWM调光电路设计304.3 单片机供电电路324.3.1 开关电源优点324.3.2 LM2576芯片334.3.3 电路设计34第五章 结果分析355
10、.1 实物355.2 效率测定36第六章 总 结36参考文献38致 谢39附件1 全部电路原理图40附件2 PWM调光程序40附件3 外文翻译45原文45译文49第一章 绪 论 在电光源发展的一百多年来，光源照明电器己经经历了三个重要的发展阶段，这三个阶段的代表性光源分别为白炽灯、荧光灯和高强度气体放电灯。现在人们普遍认为照明LED是第四代光源。1.1 白光LED发展的背景和意义白炽灯时代即将和我们告别了。整个20世纪，爱迪生发明的白炽灯经受住了时间的考验，成为标准的通用照明工具。但新的照明技术尤其是发光二极管必将最终代替白炽灯和荧光灯。当整个世界都在因为日益上升的能源成本而节省能源预算时，白
11、炽灯照明技术显然站在了错误的一边。一个白炽灯消耗的能源中有97被浪费。荧光灯虽然稍好一些，但仍然浪费了85的能量。而且，这两种灯的平均使用寿命都只有大约5000个小时。另外，荧光灯还使用了有毒的汞，发出的光更是颜色粗糙。这两种技术都无法和白光LED相比它不仅使用寿命是前者的10倍，也不使用有毒物质，而且几乎能发出任何颜色的光。更重要的是，它的光转换效率绝不亚于荧光灯。因此，在通用照明应用领域，向LED技术的过渡将大大降低能源消耗。尽管白光LED是当今的大规模照明的一个理想方案，但若要把驱动LED的电子设备普及到每一个灯泡中，设计者还面临着不小的挑战。主要问题是目前LED驱动电路的性能还没有实现
12、高效率转换，其中关键的技术问题是驱动电子系统的电子能量转换效率由于离散范围极大、参数难于控制，其高低和稳定性就成了整个LED实用技术与产品参数的重中之重。其次，空间的限制要求LED驱动器必须小巧且高效。接触过LED的人都知道：由于LED正向伏安特性非常陡即正向动态电阻非常小，要给LED供电就比较困难。不能像普通白炽灯一样，直接用电压源供电，否则电压波动稍增，电流就会增大到将LED烧毁的程度。为了稳住LED的工作电流，保证LED能正常可靠地工作，各种各样的LED驱动电路就应运而生。 白光LED的高效节能、绿色环保优点使得各个国家和地区投入了大量财力人力资源启动自己的半导体照明计划，如表1-1所示
13、11-12：表1-1 各国半导体照明计划国家/地区立项时间项目名称项目预期目标预计效益日本1998年21世纪光计划到2006年，50%的照明光源被白光LED取代可减少1-2座核电厂发电量，每年节省10亿公升以上的原油消耗欧洲2000年彩虹计划通过欧共体的补助金推广LED的应用应用半导体照明实现：高效、节能、不使用有害环境的材料、模拟自然光美国2000年国家半导体照明计划到2010，年55%的荧光灯和白炽灯被白光LED取代每年节约350亿美元电费，减少7.55亿吨二氧化碳排放量，形成500亿美元的大产业中国2003年国家半导体照明工程2006-2020年，投资50-100亿元发展半导体照明技术，
14、形成自主知识产权，LED达到150-2001m/W，15元/klm将建立半导体照明产业，全面进入通用照明市场，占有30% 50%的市场份额，实现节电30%以上，年照明节电1000亿千瓦时以上1.2 白光LED的发展简介1962年，在美国通用电器公司工作的博士Holon yak用化合物半导体材料磷砷化镓(GaAsP)研制出第一批发光二极管3。早期的LED只能发红、绿等单色光，且功率小，效率低，只适合于装饰灯、指示灯等应用场合。1996年，日亚公司首先采用InGaN蓝光芯片加YAG（钇铝石榴石）黄色荧光粉的方法制成白光LED，此后白色LED得到迅速发展，人们通过各种办法获得了白光LED，开启了LED迈入照明市场的序幕。表1-2列出了目前产生白光LED的主要方法。从理论和技术的发展分析，白光LED的光效可以达到283lm/W。但是早期的白光LED发光效率低，低于白炽灯和荧光灯的发光效率（白炽灯的发光效率为161m/W，40W荧光灯的发光效率601m/W， 60W荧光灯的发光效率为100lm/W )。此后由于材料、封装等技术进步，目前商业LED的发光效率水平已超过150lm/W，实验室最新成果达到208lm/W。表1-2 产生白光的LED的主要方案芯片数激光源发光材料发光原理1蓝色LEDInGaN/荧光粉InGaN的蓝光与荧光粉
