高松-开题报告-第2版-副本.doc

南 京 理 工 大 学 紫 金 学 院电子工程与光电技术系毕业设计(论文)开题报告学 生 姓 名：高松学 号：110405223专 业：电气工程及其自动化设计(论文)题目：LED灯具调光电源设计指 导 教 师:王皖君 2015 年 1月16日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）；4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 74082005数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2007年3月15日”或“2007-03-15”。毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述（1）前言随着地球能源的不断消耗和人们对绿色产品的追求，高效无污染的白光LED越来越受到人们的青睐。LED照明的优点有很多。其一工作寿命长：LED作为一种导体固体发光器件，较之其他发光器具有更长的工作寿命，其亮度半衰期通常可达到十万小时。如用LED替代传统的汽车用灯，那么它的寿命将远大于汽车本体的寿命，具有终身不用修理与更换的特点1。其二耗电低：LED是一种低压工作器件，因此在同等亮度下，耗电最小，可大量降低能耗。相反，随着今后工艺和材料的发展，将具有更高的发光效率。人们作过计算，假如日本的照明灯具全部用LED替代，则可减少二座大型电厂，从而对环境保护十分有利2。其三响应时间快：LED一般可在几十毫秒（ns）内响应，因此是一种告诉器件，这也是其他光源望尘莫及的。采用LED制作汽车的高位刹车灯在高速状态下，大提高了汽车的安全性3。其四体积小，重量轻、耐抗击：这是半导体固体器件的固有特点，彩色LED可制作各类清晰精致的显示器件4。其五易于调光、调色、可控性大：LED作为一种发光器件，可以通过流过电流的变化控制亮度，也可通过不同波长LED的配置实现色彩的变化与调节，因此用LED组成的光源或显示屏，易于通过电子控制来达到各种应用的需要5。其六无污染：用LED制作的光源不存在诸如水银、铅等环境污染物，不会污染环境，因此通常将LED光源称为“绿色”光源6。（2）课题背景基于LED照明特性，器件特点，存在以下一系列的相关电路7-10。LED连接电路的常见形式1.串联：这种电路需要电源提供较高的电压。V总=各LED的VF之和=VF1+VF2+VF3+VF4+VFN，I总=单颗LED的IF值。2.并联：这种电路需要电源能提供较高的电流。V总=单颗LED的VF 值，I总=各LED的IF之和=IF1+IF2+IF3+IF4+IFN3.串联/并联组合a、在实际运用中，负载常采用通过串并联形成的LED阵列；b、将LED连接成串联/并联组合的形式，可大幅减低因少数LED的VF不一致造成的影响；c、阵列形式或LED个数变化，限流电阻也应相应变化；d、串联/并联组合的形式会使输出电流随输入电压和环境温度等因素而发生的变化更加显著；4为了能有效控制电路中的电流，须在电路中配置适当的限流电阻。R=（V输入电压-VLED总电压）/I（流过限流电阻的电流）限流电阻的作用主要是控制LED的电流，使电压更平滑，并使各并联支路的亮度更均匀。限流电阻阻值大效果较好，但是限流电阻的取值也不能太大，否则会增加电能的损耗及元件温度升高。LED驱动电路的分类及特性11-131、 按驱动方式可分为两大类：（1）恒流式：恒流驱动电路输出的电流是恒定的，而输出的直流电压却随着负载阻值的大小不同在一定范围内变化，负载阻值小，输出电压就低，负载阻值越大，输出电压也就越高；b、 恒流电路不怕负载短路，但严禁负载完全开路；c、 恒流驱动电路驱动LED是较为理想的，但相对而言价格较高；d、 应注意所使用最大承受电流及电压值，它限制了LED的使用数量；（2）稳压式：a、 当稳压电路中的各项参数确定以后，输出的电压是固定的，而输出的电流却随着负载的增减而变化；b、 稳压电路不怕负载开路，但严禁负载完全短路。c、 以稳压驱动电路驱动LED，每串需要加上合适的电阻方可使每串LED显示亮度平均；d、 亮度会受整流而来的电压变化影响。2、按电路结构方式分类（1）电阻、电容降压方式：通过电容降压，在闪动使用时，由于充放电的作用，通过LED的瞬间电流极大，容易损坏芯片。易受电网电压波动的影响，电源效率低、可靠性低。（2）电阻降压方式：通过电阻降压，受电网电压变化的干扰较大，不容易做成稳压电源，降压电阻要消耗很大部分的能量，所以这种供电方式电源效率很低，而且系统的可靠也较低。（3）常规变压器降压方式：电源体积小、重量偏重、电源效率也很低、一般只有45%60%，所以一般很少用，可靠性不高。（4）电子变压器降压方式：电源效率较低，电压范围也不宽，一般180240V，波纹干扰大。（5）RCC降压方式开关电源：稳压范围比较宽、电源效率比较高，一般可以做到70%80%，应用也较广。由于这种控制方式的振荡频率是不连续，开关频率不容易控制，负载电压波纹系数也比较大，异常负载适应性差。（6）PWM控制方式开关电源：主要由四部分组成，输入整流滤波部分、输出整流滤波部分、PWM稳压控制部分、开关能量转换部分。PWM开关稳压的基本工作原理就是在输入电压、内部参数及外接负载变化的情况下，控制电路通过被控制信号与基准信号的差值进行闭环反馈，调节主电路开关器件导通的脉冲宽度，使得开关电源的输出电压或电流稳定（即相应稳压电源或恒流电源）。电源效率极高，一般可以做到80%90%，输出电压、电流稳定。一般这种电路都有完善的保护措施，属高可靠性电源。（3）研究现状要解决LED照明电源变换问题，其实LED就是低压单向导电器，PWM调光、过压保护、直流控电、高效率、负载断开、小型尺寸是LED驱动器的特点，但是无论哪种电源都不能直接供电给LED，LED供电电源变换器设计时须注意以下事项：1.LED电器件，要用直流脉冲电流给LED供电。2.当温度升高时，二极管的电势会降低，所以不能直接给LED供电，要采取必要的方法，不然二极管工作时温度升高时，电流会变大，从而损坏二极管，同时LED也是一个有PN结结构的部件。3.二极管LED会形成门限电压，也具有一定的电势，加在发光二极管的电压如果超过这个限定电压时就会导通，发光二极管一般的电压在2.5V以上，一般工作时压降为4V左右。4.发光二极管的光通量会随二极管的电流增大而增大，但是没有比例，后面的光通量也会几乎不见，流经的二极管电流和光通量也不成比例，因此，要使发光二极管在较高的电流下工作。另外，如果二极管LED上的电功率超出一定的范围，二极管就会破坏，所以它和其他的光源相同，只能承受一定的电功率。与此同时，也因为发光二极管在制造时的工艺材料也有所差异，所以二极管的势垒电势以及LED的内阻也不全相同，我们不能把二极管直接并联14。（4）总结在设计LED驱动电源要考虑到以下几点：1）输出功率：涉及LED正向电压范围、电流及LED排列方式等2）电源：AC-DC电源、DC-DC电源、直接采用AC电源驱动3）功能要求：调光要求、调光方式(模拟、数字或多级)、照明控制参考文献1 杨珂，肖晗，解光军. 白光LED驱动电路的研究进展J. 电子科技. 2008(4)：3-4.2 侯静，景占荣，高田. 白光LED驱动电路的设计J. 电源技术应用. 2007(11)：1-2.3 马永红，李淑宏，郑率. 白光LED驱动电路分析J. 辽宁工业大学学报(自然科学版). 2009(3)：23.4 詹俊，马小军. 基于DC-DC的白光LED驱动电路的研究与设计J. 现代显示. 2008(5)：4-5.5 郑久云，韩志刚，罗胜钦. 白光LED的应用与驱动J. 现代显示. 2009(0)：2-36 黄建华，侯建国，史斌宁，舒俊波. 一种节能型LED驱动电路的设计J. 电源技术应用. 2008(1)：4-5 .7 刘志强，卿启新，夏亚桃. 白光LED驱动分析与应用J. 现代电子技术. 2011(6)：1-2 .8 孙鲁，赵慧元，苏秉华. 一种新型白光LED模组驱动电路的设计J. 现代电子技术. 2010(10)：2-3.9 颜颖. 白光LED照明驱动选择及其主要电路结构设计J. 科技创业月刊. 2010(9)：5-6 .10 马忠梅等. 单片机的C语言应用程序设计M. 北京:北京航空航天大学出版社，200711 何朝阳，戴君，吴立琴. 基于STC12C5410AD的太阳能路灯控制器设计J. 国外电子元器件. 2007(3)：1-2.12 吕运朋，李宏超，籍晓晔，张为民. 基于STC单片机的智能LED路灯控制器设计J. 电源技术. 2010(5)：5-6.13 Liu YU, Jinming YANG.The Topologies of White LED Lampss Power DriversC.2009 3rd International Conference on Power Electronics Systems and Applications14 Rajendran Sinnadurai, M.K.A.Ahamed Khan. Development of White LED Down Light for Indoor Lighting. 2012 IEEE Conference on Sustainable Utilization and Development in Engineering and Technology ,242-247.毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告根据课题要求及文献综述，给出本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：开 题 报 告1.课题题目 LED灯具调光电源设计2.本课题的目的和意义本课题的目的是运用电工学、电力电子技术、单片机等综合的知识进行LED灯具调光电源的设计和制作本课题的意义是培养综合运用所学的知识解决实际问题的能力，为将来从事智能测控系统、微控制器应用系统设计奠定基础。3.研究或解决的问题及工作内容 （1）根据LED光学特性，单向导电性并且可以通过直流驱动或者脉冲驱动。设计出恒流驱动电路、mosfet放大电路、相关电源的原理图； （2）熟悉STC芯片的相关寄存器内容和Keil开发环境的使用，画出软件流程图并编写相关底层代码，使代码通过开发环境的基本编译。 （3）在仿真软件上搭建出硬件电路，进行逻辑仿真和检测，编写执行代码并写入仿真电路中，对代码逻辑性进行检测，使代码能完成基本任务功能； （4）将电源模块、放大电路模块、恒流驱动模块以及相关DC/DC变压模块进行整合设计相关集成电路pcb图4.拟采用的研究方法 （1）LED的驱动方式比较，并选择出合适的驱动； （2）驱动电路总体设计包括：输入电路设计、控制电路设计、保护电路的设计； （3）LED驱动电路PCB图的制作； （4）LED驱动电路的调试包括：输出纹波、转换效率、电压调整率测试等。毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告指导教师