一种节能型LED驱动电路的设计
LED驱动电路的研究与设计
LED驱动电路的研究与设计随着LED功率和光效的不断提⾼，⼤功率LED照明将在许多领域逐渐取代传统的照明灯具。
和⽩炽灯等传统灯具不同，LED属于半导体器件，其压降会随温度的增⾼⽽降低，因此⽤传统的电压源驱动LED时会导致其电流和温度不断增加，最终会损坏LED。
所以，⼤功率LED应该⽤恒流电源驱动。
恒流电源的电路种类众多，本⽂分别从电源的效率、成本和恒流性能等⽅⾯进⾏着⼿讨论。
对⽐了包括线性电源和开关电源的⼏种⽅案，并分析各电路的优缺点。
由于线性电源的⼀些固有缺陷，如低效率、体积笨重等，使线性电流源的使⽤受到了较⼤限制，⽽开关电源则恰好弥补了线性电源在这⽅⾯的不⾜。
因此，本设计最后选择了⽬前⼴泛使⽤的开关电源来实现LED的恒流驱动。
开关电源的设计⽬标是驱动1W⾼亮LED，采⽤分模块的设计⽅法，电路类型选择了反激式拓扑，这样既能起到隔离作⽤，也能控制了成本。
在LED驱动电源关键的恒流部分，采⽤TL431提供精密的参考电压，同时⽤低阻值电阻对输出电流采样，再⽤运放将两者⽐较放⼤后输出电压通过光耦反馈到电源控制芯⽚进⾏调节，得到了很好的恒流效果。
在设计完成之后的主要⼯作是对驱动电源的PCB板进⾏测试，使⽤了三个不同⼚家⽣产的1W⾼亮LED灯珠，并在不同交流输⼊情况下⽤万⽤表进⾏测试并记录了相关数据，结果显⽰本设计具有很好的恒流效果，并具有较⾼的效率。
关键词：LED驱动；反激式拓扑；隔离变压器；精密恒流摘要...................................................................... I Abstract................................................. 错误！未定义书签。
第⼀章绪论 (1)1.1 课题背景与意义 (1)1.2 课题研究的主要内容与⽬标 (2)第⼆章相关知识与⽅案的研究 (3)2.1 LED技术参数分析与型号选择 (3)2.2LED驱动电路特性研究 (4)2.2.1 普通恒压限流电路 (4)2.2.2 线性恒流驱动电路 (5)2.2.3 PWM开关恒流驱动电路 (6)2.3LED驱动电路的参数确定和电路类型选择 (6)第三章驱动电路的功率部分设计 (9)3.1PWM驱动电路的拓扑选择 (9)3.2⾼频变压器⼀次侧电路设计 (13)3.2.1 输⼊整流滤波 (13)3.2.2 EMI滤波器设计 (14)3.2.3 漏感尖峰吸收电路 (14)3.3⾼频变压器设计 (15)3.3.1 变压器磁芯与⾻架选定 (15)3.3.2 变压器⼀⼆次电感值和⽓隙设计 (17)3.3.3 变压器绕制与漏感的控制 (19)3.4 变压器⼆次侧输出电路 (20)3.5 PWM驱动IC和开关管的选⽤ (20)3.5.1 驱动IC加开关管⽅式 (21)3.5.2 开关管集成于IC的单⽚开关电源芯⽚ (21)第四章反馈电路与恒流电路设计 (23)4.1输出线与反馈⽅式 (23)4.1.1 限压精度与电路形式 (23)4.1.2 反馈电路类型选择 (23)4.2 恒流电路设计 (23)4.2.1 LED驱动电路的恒流精度要求 (23)4.2.2 恒流电路的类型及其选定 (24)第五章总体⽅案实现 (28)5.1原理图 (28)5.2 主要性能指标 (29)5.3系统调试分析 (29)总结与展望 (30)参考⽂献 (31)致谢 (32)第⼀章绪论1.1 课题背景与意义在当今全球能源紧缺的环境下，节约能源已成为⼤势所趋，仅在在照明领域，⼈们所消耗的能源就不可估量。
LED照明驱动开关电源设计
重庆大学网络教育学院毕业设计（论文）题目LED照明驱动开关电源设计学生所在校外学习中心批次层次专业学号学生指导教师起止日期摘要全球将掀起一场更为激烈的“节能减排”运动,势必推动相关技术的发展，LED由于环保、寿命长、光电效率高等众多优点,成为了照明领域关注的焦点,近年来发展迅速。
若能以LED照明取代目前低效率、高耗能的传统照明,无疑对缓解当前越来越紧迫的能源短缺和环境恶化问题起到举足轻重的作用。
本文围绕LED驱动电路从降低LED驱动电源成本和提高驱动性能出发,主要内容有:首先阐述LED的发展现状及应用前景。
并进一步地说明了国内外在LED照明研究中的一些成果以及对未来发展的意义，对LED驱动电源的研究现状进行了深刻的分析,确定了论文的主体方向。
其次系统地介绍了可应用于LED驱动的一些拓扑,对常用于照明LED驱动电路的开关电源式拓扑进行详细的阐述，结合LED的特点,提出了LED恒流驱动设计。
本文目的是设计出一款能实现高精度恒流控制并且发热量低的LED照明驱动开关电源。
在前面分析的基础上,设计了一个有利于LED驱动的反激型开关电源,对主电路、控制电路、反馈电路、高频变压器等进行了详细的设计。
关键词：LED驱动电源发热低恒流隔离低成本目录中文摘要 (I)1.绪论 (1)1.1论文的研究背景及意义 (1)国内外研究现状 (2)本文的主要内容及思路 (3) (4)2.设计方案的选择 (4)LED的基本工作条件 (4)方案的对比 (4)方案的确定 (7)3.LED驱动分析 (8)3.1LED驱动控制现状 (8)3.2LED连接方式 (8)3.3LED驱动器介绍 (9)3 (9) (10) (11)4开关电源分析 (12)开关电源的应用与发展 (12)反激电路 (13)正激电路 (14)半桥电路 (15)全桥电路 (16)推挽电路 (17)几种电路结构的比较 (18)5.系统功能 (20)5.1实现隔离输出 (20)实现LED恒流，实现过压保 (20)6.硬件电路设计 (22)6.1电路设计 (22)6.2磁路设计 (25)7结论 (26)参考文献 (27)1.绪论1.1 论文的研究背景及意义全球能源紧张，提高电器的效率是行之有效的方法。
60wled驱动电源方案
60W LED驱动电源方案概述本文档旨在介绍一种60W LED驱动电源的方案。
LED照明在现代照明领域中应用广泛，驱动电源的设计对于LED的性能稳定性和寿命具有重要影响。
为了满足60W LED照明的需求，我们设计了一种高效、稳定、可靠的驱动电源方案。
方案选择在选择驱动电源方案时，我们考虑了以下因素：1.功率要求：60W的LED照明需要一个能够提供足够功率的驱动电源。
2.高效性：为了节能和减少能源浪费，我们需要选择一个高效的驱动电源方案。
3.稳定性：驱动电源需要提供稳定的电流和电压输出，避免对LED器件造成损害。
4.可靠性：驱动电源需要具备良好的可靠性，以确保长时间稳定工作。
基于以上因素，我们选择了开关电源作为60W LED驱动电源的方案。
方案设计我们设计的60W LED驱动电源方案包括以下几个关键部分：1.输入电路：通过选择合适的电源输入电压范围来适应实际应用场景。
常用的输入电路包括整流滤波电路和稳压电路等。
2.开关电源控制电路：采用开关电源控制芯片来实现对开关管的驱动和控制，以实现高效、稳定的电源输出。
3.输出电路：通过输出电路对电流进行限制和稳定，以确保LED器件的正常工作。
常用的输出电路包括限流电路和过压保护电路等。
输入电路设计为了适应不同的输入电压范围，我们选择了带有输入过压保护的整流滤波电路。
该电路可以将输入的交流电转换为稳定的直流电，并通过电容滤波来减小输出的纹波电压。
开关电源控制电路设计我们选择了一款高性能的开关电源控制芯片，该芯片具有高效率和稳定性，能够满足60W LED驱动电源的要求。
该芯片能够精确控制开关管的导通和截止时间，从而实现高效的能量转换和稳定的输出电压。
此外，该芯片还具备过热保护和过载保护等功能，以确保驱动电源的安全可靠性。
输出电路设计为了保护LED器件不受过电流和过电压的影响，我们设计了一个限流电路和过压保护电路。
限流电路通过电阻或电感等元件来限制电流的大小，从而保护LED器件不受损害。
新型节能LED照明控制电路的设计
（ ） Ｏ Ｆ Ｔ断开 时 ｂＭ ＳＥ
图 ３ Ｌ Ｄ发 光 过 程 Ｅ
峰值 电流控制 Ｂ Ｃ Ｕ Ｋ电 路 驱 动模 式 如 图 ２ 示 。它 采 用 固 所 定频率 的 Ｐ ＷＭ输 出 ， 时 开 通 ， 定 当检 测 电阻 检 测 到 了最 大 的 峰 值 电 流 时 ， 立 即 关 闭 输 出 从 而 保 证 了 白光 Ｌ Ｄ的安 全 。但 就 Ｅ 是 这 种 电 路 存 在 很 多 的 缺 陷 。 在 后 面 的 设 计 中 ， 们 将 会 给 出 我
相应的解决方案：
１ 能 电 感 的设 计 。如 图 １ 电路 中 ， ＭＯ Ｆ Ｔ导 通 时 ， ． 储 主 当 ＳＥ 电 感 电流 ｔ Ｊ ， 始 储 能 。Ｌ Ｄ开 始 发 光 ， 流 二 极 管 由于 承 受 ￣Ｊ 开 ｉ Ｊ Ｅ 续
７６ 河南科技 ２ １ ．上 ０ ０３
图 ４ 稳态 工作 时 电感 电流 波 形
需要 的 电压 为 １．Ｖ（ ． ＇ ） 而开 关管 的饱 和 导通 压 降仅 为 ０２ ３ Ｖ ３ ， ４
０３ ． 电流 检 测 电 阻 上 的压 降 为 ００ ５ ０１＂ ． Ａ）稳 态 ．～０４ Ｖ， ． Ｖ（ ． ０３ ３ ０ ５ ， 时 ， 个 周 期 内 的 电感 压 降 为 零 。 输 入 电 压 高 于 我 们 负 载 所 需 一 要 的 输 ｍ 电压 ， 因此 采 用 Ｂ Ｃ Ｕ Ｋ电路 。 当采 用 开 关 电源 供 电 时 ， 我 们 同 样 可 以提 供 稳 定 的 １Ｖ电 压输 入 。 ５
实 现 ； 以 同 时 驱 动 ３颗 大 功 率 白 光 Ｌ Ｄ， 大 均 值 电 流 是 可 Ｅ 最 ３０ ５ ｍＡ， 向 电压 ３４ 正 ． Ｖ。
LED灯的驱动电路
LED节能灯的驱动电路LED灯的参数1、单颗电压/电流：红.黄光1W的电压:2.2-2.3V电流:350MA红.黄光3W的电压:2.3-2.5V电流:600-700MA蓝.绿.白光1W:电压:3.2-3.4V电流:350MA蓝.绿.白光3W:电压:3.4-3.6V电流:600-700MA2、集成电压/电流：电压：蓝.绿.白光3.4V*串数红.黄光2.4V*串数电流：350MA*并数然而这些都没有特定的。
制作LED灯只需考虑电流方面就好了。
电压只要知道个范围，通过控制电流做成恒流电路就可以了。
确切的说是没有电压要求。
LED都是要求恒流，0.02A/颗。
所以接一般的电压都要串一个电阻来分压电阻大了，整个线路电流就小了。
一般情况下尽量少串电阻，所以尽量选作适当的电压如：5,12,24V 电压只是为了能使其点亮的基础，超过其门槛电压，二极管就会发光而电流就是觉得其发光亮度，所以二进管一般都是用恒流源来驱动的。
（1）电压：LED 使用低压电源，供电电压在6-24V 之间，根据产品不同而异，所以它是一个比使用高压LED光源电源更安全的电源，特别适用于公共场所。
（2）颜色：改变电流可以变色，发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，实现红黄绿兰橙多色发光。
如小电流时为红色的LED ，随着电流的增加，可以依次变为橙色，黄色，最后为绿色。
1、降低电压根据法拉第的电磁感应定律制定的变压器可以降低交流电的电压（电磁感应定律：电路中感应电动势的大小与穿过这一电路的磁通量变化率∆φ/∆ t成正比。
公式：E=K(∆φ/∆ t)）(1)制作变压器（采用EI铁芯制作，矽钢片材料）计算变压器的功率变压器功率= 输出电压X 输出电流计算变压器的铁芯截面积变压器功率X 1.44 = Y ，Y开根X 1.06 = 铁芯截面积计算变压器铁芯叠厚铁芯叠后= 铁芯截面积/ 矽钢片舌宽骨架的选用铁芯为E40 X 55计算线圈匝数45 / 铁芯截面积（平方厘米）X 220V = 初级匝数，初级匝数/ 220 X 次级电压= 次级匝数计算绕制的漆包线线径电流（开根）X 0.7 = 线径注意事项：变压器的功率设计和漆包线的线径计算还跟电路有很大的关系，不同的电路设计会有区别将变压器联入电路中便可降低交流电的电压，如下图：2、化交流电为直流电(1)恒流因为交流电的电流方向和大小是随着时间改变的，所以我们要完成两步：1）先使电流的方向变得恒定；2）使电流的大小变成定值。
一种节能型LED驱动电路的设计
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ
Ｌ ｇ ｔｏ ｔ ｕ ｆＬＥ ｉ ｅ ｉ ｅ ｙ ｄ ｉｉｇ ｃ ｒｅ ｔ ｎ１ ｔｂ ｌｔ ｆｄ ｖｎ ｕ ｅ ｔｈ ｓ ｄｒ ｃｌ ｎｌ ｅ ｃ ｎ ｉｈ － ｕｐ ｔｏ Ｄ ｓ ｄ ｃｄ ｄ ｂ ｒｖｎ ｕ ｒｎ ． ｅ ｓａ ｉｉ ｏ ｒ ｉ ｇｃ ｒ ｎ ａ ｉｅ ｔ ｉｆｕ ｎ ｅ ｏ ｙ ｉ ｙ
引 言
在 过去 的一 百多 年里 ， 为人类 文 明象征 的照 明 作 技术 有 了飞 速 的发展 ． 作为 照 明主体 的光 源经 历 了三 个重 要 的 发 展 阶 段 ： 白炽 灯 、 光 灯 和 Ｈ Ｄ （ 讪 荧 Ｉ Ｈ Ｉｔ ｓｙＤｓｈｒｅ灯 。在 进 入新 世纪 的时 候 ， 倡 环 ｎ ｎｉ ｉ ａ ） ｅ ｔ ｃ ｇ 提
ｌｈ—ｕ ｕ．ｎｔｉｐｐｒ ａ ｉｔ ｏｔ ｌｎ ｒｕ ｅｉ ｅ ａｅ ｎａｍｃ —ｈ ｓ Ｉｉｐｏｅ ａｌｂ ｉ ｔ ｔ ｔ Ｉ ｓ ａｅ． ｇａｃｎｒｌｇｃｃｉｉ ｄｓ ｎｄｂｓｄｏ ｉｏｃｉ ．ｔｓ ｒｖｄｓｂｅ ｙ ｇ ｏｐ ｈ ｄ ｉｌ ｏｉ ｉ ｔｎ ｇ ｒ ｐ ｔ
关键词 ： 白光 Ｌ Ｄ；ＷＭ 控 制 ； 动 电 路 Ｅ Ｐ 驱
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｅ ｇ — ａ ｉ ｇ ＬＥＤ ｉ ｅ Ｃｉ ｃ ｉｓ ｓｇ ｆ Ｅｎ ｒ ｙ Ｓ ｖ ｎ Ｄｒ ｖ ｒ ｕ ｔ
Ｈｕ ｎ ｉｎ ｕ Ｈｏ ｉｎ ｕ Ｓ ｉ ｉｎｎ Ｓ ｕ Ｊ ｎ ｏ ａ ｇＪ ｈ ａ ａ ｕ Ｊａ ｇ ｏ ｈ ｎ ｉｇ Ｂ ｈ ｕ ｂ
一种节能型LED驱动电路的设计
Ｌ Ｄ发 光质 量 。本 文采 用 单 片机控 制 一 种恒 流 驱 Ｅ 动 方 式 ， 用 ３颗 ３０ ／ｗ 的大 功 率 白光 Ｌ Ｄ 采 ５ｍＡ １ Ｅ 作 为光 源 ， 进 行 驱 动试 验 ， 证 了该 驱 动 的 可 来 验
靠性。
图 １ 主 电 路 结 构 图
１１ 电源部分 ．
第 ｌ 卷第 １ １ 期
２０ 年 １ ０８ 月
电 源 艘 石 Ｉ Ｉ 目
Ｐ ＯＷＥＲ Ｓ Ｐ Ｙ ＴＥ ＨＮＯ ＯＧＩ ＵＰ Ｌ Ｃ Ｌ ＥＳ ＡＮＤ ＡＰ Ｌ Ｃ Ｉ Ｐ Ｉ ＡＴ ＯＮＳ
Ｖ０ ＿ ｌ ｌｌ Ｎｏ． １
Ｊｎ ａｙ２ ０ ａ ｕ ｒ ０ ８
电压为 １． （． ｘ ）而开关管的饱和导通压降 ０ Ｖ３ Ｖ ３， ２ ４ 仅为 ０ ． 。电流检测 电阻上的压降为 ０ ３Ｖ ．０Ｖ ３ ４ ． ５ ０ （． ０ ５ ，稳态时一个周期 内的电感压 降为 ０１ ． Ａ） ｘ ３ 零。 输入电压高于我们负载所需要的输出电压 ， 因 此， 采用 Ｂ Ｃ Ｕ Ｋ电路。当采用开关 电源供 电时， 我 们同样可以提供稳定 的 １Ｖ电压输入 ，如果考虑 ５ 到将来驱动更多大功率的白光 Ｌ Ｄ Ｅ ，我们还可以 提供更高的电压输入。
中图分类 号 ：Ｍ４ Ｔ ６
LED照明调光驱动电源的研究与设计
LED照明调光驱动电源的研究与设计LED照明调光驱动电源的研究与设计引言：随着能源危机的加剧以及环境保护意识的增强，绿色、节能的LED照明技术得到了快速的发展。
LED作为一种新型的照明光源，具有高效节能、长寿命、环保等优势，成为未来照明领域的主流技术。
而LED照明调光驱动电源作为LED照明系统中的重要组成部分，其性能和设计对LED照明的亮度调节和稳定运作起到至关重要的作用。
本文将对LED照明调光驱动电源的研究与设计进行深入分析。
一、调光驱动电源的工作原理调光驱动电源是LED照明系统中的关键设备，其主要作用是将市电供应的电能转换为适合LED工作的电流和电压。
在调光功能方面，调光驱动电源可以通过改变LED的工作电压和频率来实现亮度的调节。
常见的调光方式有脉冲宽度调制(PWM)、电压调光和电流调光等。
其中，PWM调光是应用最广泛、性能最优的一种调光方式。
通过调节PWM的占空比，可以控制LED的亮度，实现精确的光照控制。
二、调光驱动电源的设计要点1. 电源的选取：选择适合LED工作的恒流型或稳压型电源。
恒流型电源在多个LED串联时效果更佳，而稳压型电源适用于单个或少量LED的照明需求。
2. 调光方式的选择：根据应用场景的需求和实际情况，选择合适的调光方式。
通常情况下，PWM调光方式是最常用的选择，因为它具有调光范围广、精度高等优点。
3. 滤波电路的设计：为了保证LED照明系统的稳定性和光线质量，设计一个良好的滤波电路非常重要。
滤波电路可以有效地减小输入电源的干扰，提供稳定的工作电压和电流。
4. 短路保护和过电流保护：在设计过程中应考虑到短路和过电流等异常情况，采取相应的保护措施以保证LED的安全工作。
5. 散热系统的设计：LED照明调光驱动电源在工作中会产生较大的热量，合理的散热系统设计可以有效降低温度，延长LED和电源的使用寿命。
三、实验结果及讨论在具体的实验中，我们选择了常用的5V电源和PWM调光方式进行实验。
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一种节能型LED 驱动电路的设计黄建华 史斌宁 侯建国 何金伟(中山大学工学院 广州 510275)摘 要LE D 发光强度由驱动电流决定,驱动电流稳定与否直接影响LE D 的发光强度,本文给出了一种基于单片机数字控制的驱动电路的设计,经试验证明,该电路性能可靠。
关键词 白光LE D PW M 控制 驱动电路引言在过去的一百多年里,作为人类文明象征的照明技术有了飞速的发展。
作为照明技术主体的光源经历了三个重要的发展阶段:白炽灯、荧光灯和HI D (High Intensity Discharge )灯。
在提倡环保的今天,众多的人认为二十一世纪的照明新光源应该是发光二极管LE D 。
白光LE D 的发光特性有这样的特点:白光LE D 发光强度由驱动电流决定。
当LE D 两端电压发生波动时,流过发光二极管中的电流变化较大,而发光二极管的发光强度等比驱动电流[1],因此驱动电流的好坏直接影响LE D 的发光质量。
本文采用单片机控制一种恒流驱动方式,采用3颗350mA 、1W 的大功率白光LE D 作为光源进行驱动试验,试验验证了该驱动电路的高可靠性。
1 主电路的设计主电路的拓扑结构如图1所示,三个串联的大功率白光LE D 作为BUCK 型电路的输出负载,为了控制流过LE D 的平均电流,增加了电流检测电阻RS 。
111 电源部分供电电源采用铅酸蓄电池。
铅酸蓄电池单体开路电压为2V ,当作为一种备用能源时,通常由6～8组串联组成,正常工作时输出电压为12～16V 。
3颗大功率白光LE D 正常工作时所需要的电压为1012V (314V ×3),而开关管的饱和导通压降仅为013～014V 。
检测电阻上的压降为01035V (011Ω×0135A ),稳态时一个周期内的电感压降为零。
输入电压高于负载所需要的输出电压,因此采用BUCK 电路。
采用开关电源供电,同样可以提供稳定的15V 电压输入。
而且可以根据所驱动的白光LE D 的功率提供所需的电压。
图1 主电路结构图112 采用均值控制方式当白光LE D 恒流工作时的最大电流设计为350mA 时,由于开关管的存在,其均值电流肯定是小于350mA ,不能充分发挥白光LE D 的最大亮度。
根据白光LE D 的发光特点:当均值电流为350mA 时,其可以承受的最大峰值电流会随着开关管导通时间的降低而增加。
如:LE D 承受600mA 和800mA 的电流时导通时间分别是011μs 和0101μs 。
所以当用PW M 的输出频率来控制峰值电流时,还要考虑不超过LE D 均值电流350mA 的限制。
由于白光LE D 的发光特点,即使在峰值电流为800mA 、均值电流为350mA 时,其发光强度仍然比白光LE D 恒流工作在350mA时低。
此结论在试验中得到了证实[2]。
因此我们采用图1所示的结构,选择合适的电感以保证恒定的电流,用RS 来检测输出均值电流的大小,以满足LE D 对电流的限制。
与此同时也增加了MOSFET 的驱动6 中国照明电器CHI NA LIG HT &LIG HTI NG2007年第9期电路设计难度。
113 储能电感的设计在图1电路中,当MOSFET 管导通时,电感电流增加,开始储能,LE D 开始发光,续流二极管由于承受反向电压关闭,等效电路如图2所示。
当MOSFET 关断时,电感电流减少,开始释放能量,通过肖特基二极管续流,等效电路如图3所示。
当电路进入稳态工作时,电感电流波形如图4所示[3]。
图2 MOSFET 导通时LE D 发光过程图图3 MOSFET 断开时LE D 发光过程图 图4 稳态工作时电感电流波形图当MOSFET 导通时,根据图2可得公式(1):V i =V mosfet +Ldi 1dt+v load +R S I 1(1) 当MOSFET 断开时,根据图3可得:0=Ldi 2dt+v load +V schotty +R S I 2(2)假定输入电压为15V ,MOSFET 开关管的饱和导通压降为014V ,由三个LE D 组成的负载所需要的输出电压为1012V (314V ×3),肖特基二极管的导通压降为013V ,所要控制的电流均值为350mA ,而实际值在340～360mA 之间波动。
在0-DT 时,电流为i 1;DT -T 时,电流为i 2。
占空比为D =t on ΠT 。
则由公式(1)可得:15=014+ldi 1dt+1012+011i 1(3) 由公式(2)可得:0=ldi 2dt+1012+013+011i 2(4) 联立以上两个微分方程解得:D =01707。
如果控制开关管的频率为10kH z ,则T =011ms 时,解得:L =15143mH 。
114 MOSFET 、肖特基二极管、采样电阻的选取MOSFET 管所承受的最高电压为16V ,考虑到其扩展性,不妨将其最高电压控制在安全电压范围内,即36V ,其电流为0135A 。
考虑尖峰电流的冲击时,由于电路中有平波电感,假设其最高电流为015A 。
开关频率设定为10kH z 。
满足上述条件的开关管有很多,我们选取了IRF830(415A Π500V )。
续流二极管承受电源和电感的反向电压最高可达到30V ,为了达到节能,我们选用低导通压降的1N5819肖特基二极管。
115 控制电路的设计主控制电路如图5所示。
为了实现对LE D 亮度的调节以及定时等功能。
采用微处理器MC68HC908Jk3[5]通过软件来实现所需要的各种功能。
采用软件控制方式有以下几个好处:(1)增加了控制的灵活性,可以满足很多新的控制要求;(2)当需要控制的负载电路发生改变时,不需要修改硬件电路,只需修改软件部分,即可实现新条件下的应用;(3)在数字控制中,有一种应用十分广泛的控制方式———数字式PI D 控制。
在本设计中,为了防止蓄电池电压下降引起白光LE D 亮度的变化,对流过LE D 的电流进行了采样,然后由单片机实现PI D 控制,最后通过负反馈来实现对开关管的控制。
116 MOSFET 驱动电路的设计本设计的主电路采用BUCK 主拓扑。
J K 3单片机输出的PW M 信号是数字信号,低电平为0V ,高电黄建华等:一种节能型LE D 驱动电路的设计7平仅为5V ,而且驱动电流有限。
通常驱动MOSFET 采用的是12V 的电压。
但是单片机的PW M 是相对单片机的地来讲的,所以必须设计浮地的MOSFET 管驱动。
为此必须增加独立电源VDD ,同时利用东芝公司TP250[6]实现光耦隔离驱动,试验原理图如图6所示。
图5 主控制电路图图6 采用T LP250光耦隔离驱动117 电流采样反馈电路本设计的主BUCK 电路负载电流由一个100mΩ的小采样电阻取得,此信号经过放大、过滤后按照要求送到单片机的ADC 读入口。
采样电流原理图如图7所示。
流过LE D 的电流经过RS 采样后,取出的电压信号通过RC 滤波后,送入放大器LM358的同向输入端。
放大51倍后,送至单片机读入口。
如果流过 图7 电流采样反馈电路LE D 的电流是350mA ,则RS 两端的电压为01035V ,放大51倍后为11785V 。
2 试验电路波形图及其分析下面我们通过实验波形来检测实验是否达到了预期的效果:改变蓄电池的供电电压,观察图8、图9、图10所示的PW M 输出波形以及采样得到的电流波形(电流采样取自采样电阻的端电压)。
图8 系统工作在1014V 、350mA 工作模式下的PWM 波形和采样电流波形 8 中国照明电器2007年第9期图9 系统工作在13V 、350mA 工作模式下的PWM 波形和采样电流波形图10 系统工作在15V 、350mA 工作模式下PWM 和波形的采样电流波形 由图8、9、10可知,当供电电压逐渐增高时,J K 3单片机输出的PW M 控制信号的脉冲宽度逐渐变窄,而采样电阻上得到的电流信号的波动幅度增加。
当开关管导通时间变短后,要想保持流过LE D 的均值电流无变化,只有增加峰值电流量,而峰值电流的大小和前面设计的储能电感有关。
虽然采样电流信号波动会随着电压增大而增大,但是均值电流是基本不变的。
目视观察亮度也无明显变化。
但是当供电电压降低到1014V 时,亮度有了明显的降低,而且从波形可以看出,PW M 到了最大宽度,采样电流的波形已经趋于基本无明显波动,而均值电流值却出现了明显下降。
此时的供电电压已经无法满足3个LE D 同时工作在350mA 的最低电压要求。
换言之,当供电电压过低时,无法保证负载电流达到设定值,PW M 只有展开到最大宽度值,此时开关管几乎处于完全开通状态,故流过负载的电流接近于恒流。
3 结束语实验结果和预期是完全一致的。
当蓄电池电压值降低时,流过LE D 的电流也会跟着降低,当单片机检测到电流值低于给定电流值时,即目前的PW M 输出脉冲的宽度无法满足要求,就会自动调节使输出脉冲变宽,从而使得开关管的导通时间增加,以保证流过LE D 的电流不变。
参考文献[1] 潘英俊,邹建.光电子技术.重庆:重庆大学出版社,34.[2] 侯建国,陈鸣,陈健.高亮度白光二极管发光特性的研究.光源与照明,2006.[3] 黄俊,王兆安.电力电子变流技术:第三版.北京:机械工业出版社:110-117.[4] R oland Haitz.Another Sem iconductor Rev olution :This T ime it ’sLighting ,LS -9Proceeding ,2001:319-328.[5] MC68HC908J K 3T echnical Data.http :ΠΠm Πsps.[6] T LP250T oshiba PhotoC ouple.http :ΠΠw w .(本文编辑 王立洪)黄建华等:一种节能型LE D 驱动电路的设计9。