大功率恒流源的设计
论文大功率LED恒流驱动电路的研究与设计说明
目录摘要IVABSTRACTⅣ第一章绪论11.1白光LED发展的背景和意义11.2大功率LED发光原理31.3白光LED的发展简介31.4课题介绍与研究意义4第二章大功率LED驱动电路52.1白光LED的伏安特性62.2白光LED的连接方式72.2.1 串联驱动72.2.2 并联驱动82.2.3 混联驱动82.3大功率LED驱动电路的发展趋势8 2.4大功率LED驱动现状研究102.4.1 电阻限流电路102.4.2 线性控制电路112.4.3 电荷泵升压电路112.4.4 开关变换电路12第三章脉宽调制型（PWM）开关电源原理133.1电压控制模式143.2电流控制模式17第四章 LED恒流驱动电路设计19 4.1大功率LED驱动芯片的比较19 4.2LT3755芯片介绍204.3LT3755工作原理234.4设计电路24第五章总结27参考文献289致30大功率白光LED恒流驱动电路的研究与设计摘要近年来，大功率白光LED因其高效、节能、环保、寿命长、高可靠性等优点逐渐在照明领域获得广泛应用，已经开始替代白炽灯、荧光灯等传统照明光源，成为21世纪的新一代照明光源。
大功率白光LED产业的蓬勃发展有力地推动了LED驱动集成电路产业的前进，孕育着巨大的商机。
论文在简要介绍大功率LED的发光特性、伏安特性与其驱动方案的基础上，详细分析了Buck拓扑结构、PWM调制型开关电源电流控制模式和电压控制模式的优缺点，提出了一种基于PWM调制型Buck模式开关电源恒流驱动电路原理，利用LT3755芯片驱动大功率白光LED的设计电路。
该驱动电路具有1000:1高调光比（PWM调光）、低电流消耗、高效率、欠压保护、短路保护和开路LED保护等功能，适合驱动高亮度大电流LED。
[关键词]：大功率LED、开关电源、PWM、恒流驱动、LT3755AbstractIn recent years，Semiconductor lighting is widely used and is gradually replacing the incandescent and fluorescent lighting due to its advantages over conventional lighting of high efficiency，low energy consumption，low pollution，long lifetime and high reliability.The boom of high power white LED greatly promotes the development of integrated circuits for driving LED，which generates the enormous business opportunities.The thesis briefly introduces the characteristics of luminous flux curve and I-Vcurve of high power LED and its driving methods. Theoperating principles of Buck converter for driving High PowerLED are analyzed in detail. Compared with other drivingmode, switching power technology has high efficiency, so the thesis givesa LED buck mode driver using Chip LT3755 based on switching power technology. The driver in thispaper is a high frequency step-down DC-DC converter with the features of low power loss, high efficiency, 1000:1 PWM dimming,short-circuit protection, open-voltage protection, and is ideal for driving high current LED.Key words:high-power LED, Switching Power, PWM, constant-current driving，LT3755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。
怎样做出一个输出大电流的恒流源？
怎样做出⼀个输出⼤电流的恒流源？想制作⼤电流的恒流源有两种⽅法：⼀是采⽤运算放⼤器及精密基准电压源IC接成恒流源电路，并通过⼤功率三极管或场效应管扩流，这种⽅法最⼤可以获得数⼗A的恒定电流；⼆是采⽤三端稳压IC组成恒流源，这种⽅法电路较简单，⼀般可以获得⼏A的恒定电流。
下⾯我们分别介绍⼀下这两种恒流源电路。
▲运算放⼤器构成的⼤电流恒流源电路。
上图是采⽤超低失调电压运算放⼤器OP27及1.2V精密基准电压源ICL8069构成的⼤电流恒流源电路。
OP27同相输⼊端所接的1.2V精密基准电压由ICL8069产⽣，由于OP27⼯作于线性放⼤状态，其反相输⼊端电压与同相输⼊端电压相等，即也是1.2V，这样电阻Rs两端的电压亦为1.2V，由于Rs阻值固定不变，故流过Rs的电流便是恒定电流，改变OP27同相输⼊端的基准电压或Rs的阻值，即可调整恒定电流的⼤⼩。
这⾥的VT为⼤功率三极管，其作⽤是扩流。
由于Rs 接在三极管的发射极，故三极管的发射极电流和集电极电流也是恒定电流，若将负载接在集电极，这样流过负载的电流也是恒定电流。
上述电路中，运算放⼤器可以选⽤OP07、OP27这类低失调电压的运算放⼤器，VT可以选⽤2N3055、MJE13007这类⼤功率三极管。
▲三端稳压IC构成的⼤电流恒流源电路。
上述采⽤运算放⼤器组成的恒流源电路负载⼀端不能接地，这在⼀些测量电路中使⽤不太⽅便，若要求恒流源的负载⼀端接地，可以采⽤三端稳压器件LM317接成上图所⽰的恒流源电路。
▲ TO-220封装的LM317稳压IC。
由于LM317的Vout端与Adj端之间有⼀个稳定的1.25V固定电压，这样将R1接在Vout与Adj端之间，流过R1的电流就是恒定的，⽽负载RL与R1为串联关系，这样流过RL的电流也是恒定电流。
调整R1的阻值，即可改变恒定电流的⼤⼩。
由于LM317的最⼤输出电流为1.5A，故这种电路的最⼤输出电流亦为1.5A。
数控大功率精密恒流源设计
的功能和实现方案 。
1. 1 单片机系统 单片机系统是整个硬件系统的核心 ,是实现系统
各项功能的控制器 ,其构成如下 : (1) 89 S52 单片机 采用的 89 S52 单片机内部含有 8 K 的程序存储
器 ,可以提供足够的编程空间 ,不需要另外扩展外部程 序存储器 ,简化了单片机系统的结构 。另外还包括单 片机系统必需的振荡和复位电路 。
L I Ting2ting ,L I Ho ng2bo ( Three Dep . , Engineering College , Air Fo rce Engingeering U niversity , Xi’an 710038 ,China)
Abst ract : The article int roduces a design met hod of numerical p recision constant current so urce based on high2power operational amplifier. This met hod adopt s clo sed2loop cont rol. The high2power operatio nal amplifier enhances outp ut cur2 rent and p rovides t he p rotect f unction at over2temperat ure o r over2loaded. The p recision of o utp ut current achieve 0 . 05 %.
2 系统软件设计
系统软件除了完成对硬件的控制 ,还要实现输出 预置 、输出调整等功能 。为了方便系统的调试 ,整个系 统软件采用了模块化设计 ,主要包括主程序 ,预置 、调 整和显示等子程序 。
高功率LED恒流源串联驱动器的设计
大功率ＬＥＤ的Ｊ二作波长与其发
引言
温和环境温度的改变，其管子的电 光的颜色有关。例如，冷白光ＬＥＤ
随着大功率ＬＥＤ的问世，凶其 流和发光效率变化很大，这也给使 的工作波长在５２５埃～６００埃之间，
发光效率是一般荧光灯或白炽灯的 用带来了不便。
而暖白光ＬＥＤ的工作波长在５２５埃
ｍ…ＬＥＤ Ｔｏｐ０１０９ｙ
Ｓｙｓｔｃｍ，Ｔｎｔｅｎｃｃｈ ＬＥＤ
ｐ…ｅｄｌｎＥｓ：ｏｃｃ ２００５
２００５
４ ｏ．Ｒｏｎ砒，Ｐ Ｇ【ｃ饥，ＳＲａｇｏｎ％Ｉｎｔｅｍｍ心ｎ“
㈣Ⅱｏｌｔｏ ｈｌ曲口㈣ｆ Ｒｅｃｔｌｎｅｒ，Ｅｌ Ｓｅｇｕｎｄｏ．ＣＡ，Ａｃｃｕｒａｔｅｃｕｒ犯１１ｔ
ｄｒＪｖｅ
ＬＥＤ．ＡＰＥＣ ２００６
参考文献(2条) 1.LINEAR Tech:LT3479 Data sheet 2004 2.LUMILEDS Luxon star Technical Datasheet Ds46,Ds47 2004
引证文献(1条)
1.曹军.汪春红 发光二极管白光灯在MR机房照明中的应用研究[期刊论文]-中华放射学杂志 2009(10)
由
的调节差距导致负载电压的差距高 达３３４Ｖ一１６４ｖ。
由于这种结构的效率为总线，输 出电压的反函数，因此，６个ＨＢ—ＬＥＤ 的系统效率低子１２个ＨＢ—ＬＥＤ的系
统，如表３中所示。６个皿一ＬＪ∞系
统的效率也可以通过修改谐振电路 来提高。
同步 将转换器改为同步降压结构可 以提高电路效率，同时最少地增加 电路复杂性和成本，特别是对于负 载电流和输入电压较高的系统（见 图４）。由于总线输出电压决定了降 压转换器的占空比，该值较大的系 统中，开关周期的大部分时间都由 低压设备控制。通常，ＭｏｓＦＥＴ的 １２Ｒ㈣。，导通损耗比二极管的ＶＩ耗
高精度大功率恒流源的研制
高精度大功率恒流源的研制黄薛龙安徽师范大学硕士学位论文二O一七年四月摘要大功率恒流源的应用越来越广泛，随着现代科技的进步，人们在工业、医疗、军事等各个方面对稳定的恒流源需求量越来越多。
但是目前国内对大功率恒流源的研究起步较晚，水平较低，研制的大功率恒流源整体性能落后于国外厂商，关键技术有待解决。
本文结合国内目前大功率恒流源存在的问题以及本人在恒流源研发课题中所做的工作，设计并实现了一款4500W大功率恒流源。
根据恒流源提出的参数指标，确定了整体系统方案。
本文所设计的恒流源核心电路是基于电流-电压负反馈，以实现输出电流的高稳定度。
为了提高系统的可靠性，根据参数指标设计了采样电路、驱动电路、保护电路以及防浪涌电路，分析了它们的特点和电路的原理，给出了详细的设计并完成了实验样机。
本文最终对设计的恒流源样机进行测试，所实现的参数指标为：最大输出电流15A；电流从0-15A连续可调；电流稳定度<0.1%；纹波电流<100mA，各项参数均满足设计指标要求。
关键词：大功率恒流源，MOSFET，水冷散热，纹波抑制ABSTRACTThe application of a constant current source is more and more extensive. With the advancement of modern science and technology, the demand for constant current is gradually increasing in the industrial, medical, military and other aspects. At present, the study of high-power constant current source started late. In China, the whole performance of development high-power constant current source behind the foreign manufacturers, the key technology remain to be resolved. In this paper, a 4500W high-power constant current source has been designed and implemented based on the problems existing in the domestic high-power constant current source and the work done in the research and development of a constant current source.According to the parameters set by the constant current source, the whole system scheme is determined. The constant current source core circuit designed in this paper is built on the current-voltage negative feedback to achieve high stability of the output current. In order to improve the reliability of the system, the sampling circuit, the driving circuit, the protection circuit and the surge circuit are designed according to the parameter index, and their characteristics and circuit principle are analyzed and the circuit schematic is drawn in detail.In this paper, the prototype of the constant current source has been tested and there are the parameter index that has been implemented: maximum output current 15A; current could be adjusted from 0A to 15A continuously ; current stability is less than 0.1%; ripple current is less than 100mA,, the parameters meet the design requirements.Keywords:High power constant current source, MOSFET , Water cooling, Ripple suppression目录摘要 (I)ABSTRACT ...................................................................................................... I I 第一章绪论.. (1)1.1 大功率恒流源的研究意义 (1)1.2 恒流源技术的国内外发展现状 (2)1.3 论文主要研究内容 (4)第二章4500W大功率恒流源理论分析和技术要求 (6)2.1 4500W大功率恒流源构成及理论分析 (6)2.2 4500W大功率恒流源的关键技术研究和技术指标 (8)2.3 本章小结 (9)第三章4500W大功率恒流源的设计方案 (10)3.1 电路总体设计方案 (10)3.2 各功能单元组件设计方案 (11)3.2.1 主功率变换电路设计 (11)3.2.2 采样电路设计 (13)3.2.3 驱动电路设计 (15)3.2.4 保护电路设计 (16)3.2.5 防浪涌电路设计 (17)3.3 辅助电源电路的设计 (18)3.4 本章小结 (20)第四章4500W大功率恒流源设计优化 (21)4.1 主要元器件选择 (21)4.1.1 功率MOSFET的选择 (21)4.1.2 采样电阻的选择 (23)4.2 散热器的设计与分析 (25)4.2.1 热设计理论分析 (25)4.2.2 散热器的设计 (27)4.3 恒流源电路PCB设计优化 (31)4.3.1 恒流源电路PCB布线处理 (31)4.3.2 恒流源电路PCB接地处理 (32)4.4 本章小结 (34)第五章4500W大功率恒流源的样机数据分析 (35)第六章总结与展望 (44)参考文献 (46)致谢 (50)攻读学位期间参与的项目及相关成果 (51)第一章绪论1.1 大功率恒流源的研究意义恒流源从根本意义上来说是能够向负载提供恒定电流的一种电源，在当今社会快速发展的风潮中，恒流源因为其广阔的应用前景而备受关注[1]。
一种大功率交流恒流源的设计
电气传动2021年第51卷第23期摘要：针对某些低压电气设备需要对特定电流的热效应进行严格测试的需求，设计了一种具有多种运行模式的大功率交流恒流源装置。
该恒流源装置采用多组逆变H 桥共直流母线的电路拓扑，以矢量控制作为核心算法，根据不同的测试需求，可选择不同的运行模式，包括单相独立运行模式、单相并联运行模式以及三相运行模式。
经过实验验证，所提出的具有多种运行模式的恒流源完全可以满足不同种类低压电气设备的测试需求，并且基于矢量控制理论的控制策略使该恒流源装置实现可靠高效运行，获得了低谐波、高精度的输出电流，具有广阔的应用范围和市场前景。
关键词：恒流源；逆变H 桥；LCL 滤波器；矢量控制中图分类号：TM464文献标识码：ADOI ：10.19457/j.1001-2095.dqcd22030Design of High Power AC Constant Current SourceSUN Chuanjie ，TIAN Kai ，CHU Zilin ，YANG Jingran ，ZHANG Zhonglei（Tianjin Research Institute of Electric Science Co.，Ltd.，Tianjin 300180，China ）Abstract:For some low-voltage electrical equipment that requires strict testing of the thermal effects of specific currents ，a high power AC constant current source with multiple operating modes was designed.The constant current source adopts the circuit topology of multiple sets of H-bridge inverter common DC bus ，and uses vector control as the core algorithm ，according to different test requirements ，different operation modes can be selected ，including single-phase operation in independence ，single-phase operation in parallel and three-phase operation.Experimental results demonstrate that the constant current source can meet the testing needs of different types of low-voltage electrical equipment ，the control strategy based on vector control theory enables the constant current source to operate reliably and efficiently ，and obtains low harmonic ，high-precision output current ，the constant current source has a wide range of applications and market prospects.Key words:constant current source ；H-bridge inverter ；LCL filter ；vector control基金项目：天津电气院科研开发创新基金（GE2017ZL002）作者简介：孙传杰（1988—），男，硕士，工程师，Email ：***************一种大功率交流恒流源的设计孙传杰，田凯，楚子林，杨敬然，张中磊（天津电气科学研究院有限公司，天津300180）交流恒流源被广泛应用于低压电气设备的型式试验，当前市场份额基本被国内产品占据。
大功率LED照明恒流驱动电源的设计
大功率LED照明恒流驱动电源的设计一、引言随着LED照明技术的不断发展，LED灯具在照明行业中的应用越来越广泛。
而实现高效、稳定的LED照明就需要一个可靠的恒流驱动电源。
本文将介绍一种大功率LED照明恒流驱动电源的设计方案，主要包括功率电源设计、恒流电源设计以及电路保护设计。
二、功率电源设计1.整流滤波电路整流滤波电路主要由整流桥、滤波电容和滤波电感组成。
整流桥将交流输入转换为直流信号，滤波电容和滤波电感用于平滑输出电压，并降低输入电压波动对电路的影响。
2.功率因数修正电路功率因数修正电路用于提高功率电源的功率因数，减少对电网的谐波污染。
常用的功率因数修正电路有L型和C型两种，根据实际需求选择合适的方案。
3.开关变换电路开关变换电路主要由开关管、变压器、矩形波发生器和控制电路组成。
矩形波发生器产生一定频率和占空比的方波信号，控制开关管的导通和断开，从而实现高频开关变换，提高电源的效率。
三、恒流电源设计恒流电源设计是大功率LED照明的核心部分，用于保证LED的工作电流稳定不变。
恒流电源主要由电流反馈控制电路和功率驱动电路组成。
1.电流反馈控制电路电流反馈控制电路通过感测LED的电流来调节开关电流，从而实现恒流输出。
常用的电流反馈方案有电流传感器和电阻两种，根据实际需求选择合适的方案。
2.功率驱动电路功率驱动电路通过驱动开关管的导通和断开来控制开关电流，通常采用脉宽数宽调制（PWM）技术。
需要根据输入电压、输出电流和功率需求来选择合适的开关管和元件。
四、电路保护设计LED照明电源需要考虑电路的安全性和稳定性，必须设计相应的保护电路来应对异常情况。
1.过电流保护过电流保护电路能实时监测输出电流是否超过设定值，当电流超过设定值时，及时切断输出电路，防止LED灯具因过电流而损坏。
2.过温保护过温保护电路能感测电路温度，当温度超过设定值时，及时切断输出电路，防止LED灯具因过热而损坏。
3.过压保护过压保护电路能实时监测输出电压是否超过设定值，当电压超过设定值时，及时切断输出电路，防止LED灯具因过压而损坏。
大功率恒流源设计
大功率恒流源设计引言：一、设计原理：二、设计步骤：1.选定电路拓扑结构：根据需求和应用场景，选择适合的电路拓扑结构。
常见的大功率恒流源电路结构包括串联电流源、并联电流源和开环式电路。
2.选择功率器件：根据设计要求和工作条件，选择适合的功率器件。
功率器件的选择应考虑其功率损耗、工作电流和温度特性等因素。
3.设计控制电路：根据电路拓扑结构和选定的功率器件，设计和实现控制电路。
控制电路通常包括电流传感器、比较器、放大器、反馈电路和输出控制电路等。
4.优化设计参数：通过参数调节和性能测试，优化设计参数，以提高大功率恒流源的稳定性和输出精度。
5.安全保护设计：为了保护设备和用户安全，设计必须包括过流保护、过热保护和短路保护等安全保护机制。
三、实例分析：以串联电流源设计为例，以下为具体实例分析：1.电路拓扑结构选择：选择串联电流源拓扑结构，其中包括反馈控制回路和输出限流器。
2.选择功率器件：选择适合的功率晶体管，要求具有较大的电流承受能力和低热阻。
3.设计控制电路：设计反馈控制回路，包括电流传感器、比较器和放大器等。
选择合适的电流传感器，如霍尔传感器或电流互感器，用于测量输出电流的值。
比较器用于将测量值与设定值进行比较，并产生误差信号。
放大器用于放大误差信号，并通过反馈电路控制功率晶体管的驱动电压。
4.优化设计参数：通过参数调节和性能测试，优化电流源的输出精度和稳定性。
可以进行校准来调整电流源的输出电流与设定电流之间的差异。
5.安全保护设计：为了保护设备和用户安全，设计必须包括过流保护、过热保护和短路保护等安全保护机制。
过流保护可以通过开关或保险丝实现，过热保护可以通过温度传感器和风扇进行控制，短路保护可以通过电流限流器实现。
四、总结：设计大功率恒流源需要考虑功率晶体管的选择、电路的拓扑结构和控制电路的设计等因素，还需要进行参数调节和性能测试以优化设计。
此外，为了确保安全，还需要包括过流保护、过热保护和短路保护等安全保护机制。
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大功率恒流源的设计
恒流源（Constant Current Source）是一种电子设备，它能够提供
并保持稳定的输出电流，无论负载的电阻值如何变化。
在电路设计中，常
常需要使用恒流源来驱动负载，例如LED、激光二极管等。
本文将介绍大
功率恒流源的设计过程。
首先，我们需要明确设计的要求和限制条件。
在设计大功率恒流源时，需要考虑以下几个关键参数：
1.输出电流范围：确定所需的输出电流范围，以满足特定负载的要求。
2.输出电压范围：选择适当的输出电压范围，以满足特定负载的工作
电压需求。
3.输出功率：根据负载的功率需求，确定所需的输出功率范围。
4.稳定性：确保输出电流的稳定性，以防止负载中的电压和电流波动。
接下来，我们将介绍大功率恒流源的设计步骤：
步骤1：选择适当的电流源
在设计恒流源之前，我们需要选择适当的电流源。
一般来说，常用的
电流源包括运算放大器、普通二极管、场效应管等。
选择电流源时要注意
其输出电流范围和稳定性。
步骤2：设计电流反馈环路
为了实现恒流源的稳定性，我们需要设计电流反馈环路，使输出电流
与参考电流保持一致。
这可以通过负反馈来实现，其中负载电流与参考电
流比较，并通过控制电流源来实现输出电流的调节。
步骤3：选择适当的功率放大器
为了实现大功率输出，我们需要选择适当的功率放大器。
常见的功率放大器包括MOSFET、功率晶体管等。
选择功率放大器时要考虑其最大功率输出和效率。
步骤4：设计电源供应
为了提供足够的电源供应，我们需要设计适当的电源电路。
这可以通过使用变压器、整流器和滤波电容等组件来实现。
步骤5：进行样品测试和优化
完成恒流源的设计后，我们需要进行样品测试和优化。
这包括测量输出电流的稳定性、负载调整的响应速度等。
根据测试结果，我们可以对电路进行优化和改进。
最后，根据设计需求和实际应用要求，我们可以选择适当的元件和电路拓扑来实现大功率恒流源。
在设计过程中，需要综合考虑电流范围、电压范围、功率输出和稳定性等因素，并进行适当的测试和优化。