大功率LED驱动电源的研究与设计资料(共34页)

1、 LED照明技术的研究与设计苏州市职业大学电子信息工程学院毕业设计 PAGE XVI第 PAGE 28页 共28页 LED照明技术的研究与设计PAGE XVI摘 要：LED驱动电源(dinyun)的研究能够(nnggu)推动(tu dng)LED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，降低照明产品的制造成本，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。近年来，大功率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，成为为21世纪的新一代照明光源1。为了驱动大

2、功率LED，本论文设计了一种基于隔离反激式原理的恒流驱动开关电源。该设计主要包括反激式开关电源电路的设计、开关电源变压器的选择和设计、功率因数校正电路的设计以及相关的保护电路的设计，采用OB2532进行PWM控制。实验结果表明该电源功率输出稳定，输出电压为41.8 V，电流为338mA,功率因数为0.86,能够点亮12个1W的大功率LED。关键词：大功率LED 恒流驱动电源 开关电源 功率因数校正 OB2532芯片Abstract：. LED drive power supply research can promote the LED by the mainstream in general

3、 lighting market. A good power supply is designed to drive will help to improve the luminous efficiency of LED, reduce the manufacturing cost of lighting products, this is the trend of The Times, because the LED lighting industry is persistently hot, one of the main driving factor is governments to

4、energy conservation and environmental protection is becoming more and more attention and strong support of new energy industry. In recent years, high power LED because of its high efficiency, energy saving, environmental protection, long service life, high reliability advantages of winning is widely

5、 used in lighting field gradually, become a new generation of lighting source for the 21st century1.In order to drive the high power LED, this paper designs a kind of based on the principle of isolation of the flyback type switch power supply, constant current driver. This design mainly includes the

6、 design of the flyback type switch power supply circuit, the choice and design of switch power supply transformer, power factor correction circuit and the design of the related to the protection of circuit design, using OB2532 PWM control. The experimental results show that the stable output power,

7、output voltage of 41.8 V, current 338 mA., the power factor is 0.86, to 12 1 w high power LED light.Keywords: High-power LED, Constant current power supply, switching power supply, Power factor correction, OB2532 chip. 目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc387920786 第一章 前 言 PAGEREF _Toc387920786 h 1 H

8、YPERLINK l _Toc387920787 1.1 LED 出现(chxin)的意义及发展趋势 PAGEREF _Toc387920787 h 1 HYPERLINK l _Toc387920788 1.2 国内LED主要(zhyo)的应用领域 PAGEREF _Toc387920788 h 2 HYPERLINK l _Toc387920789 1.3 LED驱动电源的使用(shyng)现状 PAGEREF _Toc387920789 h 4 HYPERLINK l _Toc387920790 1.4 LED驱动电源面临的问题 PAGEREF _Toc387920790 h 4 HYP

9、ERLINK l _Toc387920791 1.5 LED驱动电源的展望 PAGEREF _Toc387920791 h 5 HYPERLINK l _Toc387920792 第二章 大功率LED PAGEREF _Toc387920792 h 6 HYPERLINK l _Toc387920793 2.1大功率LED的发光原理 PAGEREF _Toc387920793 h 6 HYPERLINK l _Toc387920794 2.2大功率LED的特点 PAGEREF _Toc387920794 h 6 HYPERLINK l _Toc387920795 2.3大功率LED的散热 PA

10、GEREF _Toc387920795 h 7 HYPERLINK l _Toc387920796 2.4 大功率LED 特性 PAGEREF _Toc387920796 h 8 HYPERLINK l _Toc387920797 2.4.1大功率LED伏安特性 PAGEREF _Toc387920797 h 8 HYPERLINK l _Toc387920798 2.4.2大功率LED光特性 PAGEREF _Toc387920798 h 9 HYPERLINK l _Toc387920799 2.4.3 LED 对驱动电路的要求 PAGEREF _Toc387920799 h 10 HYP

11、ERLINK l _Toc387920800 第三章 LED驱动电源 PAGEREF _Toc387920800 h 12 HYPERLINK l _Toc387920801 3.1 LED驱动电源分类 PAGEREF _Toc387920801 h 12 HYPERLINK l _Toc387920802 3.2 LED驱动电源的特点 PAGEREF _Toc387920802 h 13 HYPERLINK l _Toc387920803 3.3 LED驱动电源恒压与恒流的区别 PAGEREF _Toc387920803 h 14 HYPERLINK l _Toc387920804 第四章

12、电路的设计与介绍 PAGEREF _Toc387920804 h 16 HYPERLINK l _Toc387920805 4.1 EMI滤波电路 PAGEREF _Toc387920805 h 16 HYPERLINK l _Toc387920806 4.2 填谷电路 PAGEREF _Toc387920806 h 16 HYPERLINK l _Toc387920807 4.2.1填谷电路的成因 PAGEREF _Toc387920807 h 17 HYPERLINK l _Toc387920808 4.2.2填谷电路的原理 PAGEREF _Toc387920808 h 17 HYPER

13、LINK l _Toc387920809 4.3 隔离式单端反激转换器 PAGEREF _Toc387920809 h 18 HYPERLINK l _Toc387920810 4.4 OB2532芯片(xn pin) PAGEREF _Toc387920810 h 19 HYPERLINK l _Toc387920811 4.4.1 OB2532引脚介绍(jisho) PAGEREF _Toc387920811 h 19 HYPERLINK l _Toc387920812 4.4.2 芯片的特性和工作(gngzu)原理 PAGEREF _Toc387920812 h 19 HYPERLINK

14、 l _Toc387920813 4.5电路设计 PAGEREF _Toc387920813 h 22 HYPERLINK l _Toc387920814 4.6 电路的分析 PAGEREF _Toc387920814 h 23 HYPERLINK l _Toc387920815 结 论 PAGEREF _Toc387920815 h 26 HYPERLINK l _Toc387920816 致 谢 PAGEREF _Toc387920816 h 27 HYPERLINK l _Toc387920817 参考文献 PAGEREF _Toc387920817 h 28第一章 前 言1.1 LED

15、 出现(chxin)的意义及发展趋势进入二十一世纪，面对能源供应的日趋紧张和全球环境的加速(ji s)恶化，节约能源和保护环境已成为社会发展的共识。开发应用节能环保的工业产品已在人类社会各个行业展开。当前(dngqin)，照明用电约占世界总能耗的20%，而我国照明用电量每年在3000亿千瓦时以上，占总用电量的12%左右。照明用电量的猛增以及发电能源消耗的加剧，将使我国的供电势态和环境与生态保护的现状日益严峻。如果无限制地建设水力发电设施，将会破坏自然环境;如果不断增设火力发电站，又将更进一步恶化业已存在的能源危机。因此，可持续发展的科学观念要求，一是加强可再生能源的利用，加快太阳能、风能、核能

16、等各种发电技术的发展；二是加速节能高效光源和灯具的研究、应用与发展。然而传统的照明光源，比如白炽灯、荧光灯、金属卤化物灯等，能耗高且效率低下，浪费了大量电能。若能以耗能低、寿命长、环保安全的照明LED取代目前低效率、高耗电的传统照明光源，无疑将带来一场世界性的照明革命，对我国的可持续发展更具有战略意义。据统计，用照明LED取代全部白炽灯或部分荧光灯，我国每年就可节约1/3的照明用电量，这相当于节省一个三峡工程的年发电量，不仅可以缓解我国电能需求的紧张形势，还可以降低燃煤量（目前我国70%以上的发电量是依靠燃煤获得），减小对环境的污染。大功率 HYPERLINK /view/52538.htm

17、t _blank LED作为第四代电 HYPERLINK /view/56137.htm t _blank 光源，赋有“绿色照明光源”之称，具有体积小、安全低电压、寿命长、电光转换效率高、响应速度快、 HYPERLINK /view/92405.htm t _blank 节能、 HYPERLINK /view/13704.htm t _blank 环保等优良特性，必将取代传统的 HYPERLINK /view/23342.htm t _blank 白炽灯、 HYPERLINK /view/162302.htm t _blank 卤钨灯和 HYPERLINK /view/434821.htm t

18、 _blank 荧光灯而成为21世纪的新一代光源。如图1-1。图1-1 大功率LED大功率LED光效提高(t go)空间还很大。LED光效已超过前三代光源(gungyun)，但距理论最高值还相差很远，也就是说它还有很大的发展潜力。LED的内量子效率可以做的很高一般都可以到90%以上，但外量子效率普遍(pbin)很低。如果能大幅度提高外量子效率，就可以大大提高LED产品的发光效率。这是LED的重点研究课题之一。另外，在谈及LED光源光效的时候，要区分几个概念。首先，实验室内LED光源达到的光效，不表示现有产品的光效，它还要解决生产工艺等一系列问题才能变成批量产品。因此它代表的是未来产品的光效。其

19、次，低显色指数产品的光效，不代表高显色指数产品的光效。有些厂家在宣传其产品的时候，说产品的光效达到多少流明瓦，是显色指数比较低LED光源的数值，高显色指数的LED光源达不到所宣传的数值。还有，的LED光源，高色温光源比低色玩光源的光效高，5600K的led比3200k的LED光效高。了解LED的这些特点，便于正确选购所需要的产品。提高显色指数是LED光源的重要课题之一。一般情况下，显色指数高，光效往往低一些；光效高，显色指数就差一些。有些应用领域，例如影视、舞台照明，对光源的显色指数就要求很高2。1.2 国内LED主要的应用领域1、建筑物外观照明对建筑物某个区域进行投射，无非是使用控制光束角的

20、圆头和方头形状的投光灯具，这与传统的投光灯具概念完全一致。但是，由于LED光源小而薄，线性投射灯具的研发无疑成为LED投射灯具的一大亮点，因为许多建筑物根本没有出挑的地方放置传统的投光灯。它的安装便捷，可以水准也可以垂直方向安装，与建筑物表面更好地结合，为照明设计师带来了新的照明语汇，拓展了创作空间。并将对现代建筑和历史建筑的照明手法产生了影响。2、景观照明由于LED不像传统灯具光源多是玻璃泡壳，它可以与城市街道家具很好的有机结合。可以在城市的休闲空间如路径、楼梯、甲板、滨水地带、园艺进行照明。对于花卉或低矮的灌木，可以使用LED作为光源进行照明。3、标识与指示性照明需要进行空间限定和引导的场

21、所，如道路路面的分隔显示、楼梯踏步的局部照明、紧急出口的指示照明，可以使用表面亮度适当的LED自发光埋地灯或嵌在垂直墙面的灯具，如影剧院观众厅内的地面引导灯或座椅侧面的指示灯，以及购物中心内楼层的引导灯等。另外，LED与霓虹灯相比，由于是低压，没有(mi yu)易碎的玻璃，不会因为制作中弯曲而增加费用，值得在标识设计中推广使用。4、室内空间展示(zhnsh)照明就照明(zhomng)品质来说，由于LED光源没有热量、紫外与红外辐射，对展品或商品不会产生损害，与传统光源比较，灯具不需要附加滤光装置，照明系统简单，费用低廉，易于安装。其精确的布光，可作为博物馆光纤照明的替代品。商业照明大都会使用彩

22、色的LED，室内装饰性的白光LED结合室内装修为室内提供辅助性照明，暗藏光带可以使用LED，对于低矮的空间特别有利。5、娱乐场所及舞台照明由于LED的动态、数字化控制色彩、亮度和调光，活泼的饱和色可以创造静态和动态的照明效果。从白光到全光谱中的任意颜色，LED的使用在这类空间的照明中开启了新的思路。长寿命、高流明的维持值，与PAR灯和金卤灯的50250小时的寿命相比，降低了维护费用和更换光源的频率。另外，LED克服了金卤灯使用一段时间后颜色偏移的现象。与PAR灯相比，没有热辐射，可以使空间变得更加舒适。目前LED彩色装饰墙面在餐饮建筑中的应用已蔚然成风。6、视频屏幕全彩色LED显示屏是当今世界

23、上最为引人注目的户外大型显示装置，采用先进的数字化视频处理技术，有无可比拟的超大面积与超高亮度。根据不同的户内外环境，采用各种规格的发光像素，实现不同的亮度、色彩、分辨率，以满足各种用途。它可以动态显示图文动画信息，利用多媒体技术，可播放各类多媒体文件。7、车辆指示灯照明适用于电动车.摩托车汽车各灯的照明.1.3 LED驱动(q dn)电源的使用现状标准(biozhn)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

24、的20%，但却含有有毒物质汞。相比之下，LED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(su zhe)LED技术的发展，到2012年其发光效率将达到150 流明/ 瓦，1000流明的成本将不足5 美元。2010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

25、域内如此大规模、密集地使用，在全球尚属首次。通过全球LED 技术领导厂商对材料、工艺和封装技术的努力改进，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3。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

26、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产品如火如荼的发展态势下，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

27、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。同时要降低成本，目前在功率较小(15W)的应用场合，恒流驱动电源成本所占的比重已经接近1/3，已经接近了光源的成本，一定程度上影响了市场推广4。1.5 LED驱动(q dn)电源的展望未来的方式是，先恒压，再线性恒流整合(zhn h)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，最终确定电源部分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

28、，也可以单路多个恒流源增加电流使用。前端电压源部分采样检测恒流源压差，调整合适负载需求电压，从而达到高效(o xio)、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。第二章 大功率LED2.1大功率LED的发光(f un)原理大功率LED是由III-IV族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心(hxn)是

29、PN结。因此(ync)它具有一般P-N结的I-V特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子(少子)一部分与多数载流子(多子)复合而发光5。理论和实践证明，光的峰值波长几与发光区域的半导体材料禁带宽度Eg有关，即： (2-1)式中Eg的单位为电子伏特（eV )。若要产生可见光（波长在380nm紫光780nm红光范围内），半导体材料的Eg应在3. 261. 63 eV之间。2.2大功率LED的特点大功率LED作为照明光源具有体积小、耗电小、发热小、寿命长、响应速度快、安全低电压、耐候性好

30、、方向性好等优点。 外罩可用PC管制作，耐高温达135度.，低温至45度。它的特点具体如下：1.使用寿命： HYPERLINK /view/1457314.htm t _blank 大功率LED路灯使用寿命高达50,000小时以上2.节能：比高压钠灯节电80%以上3.绿色环保。大功率LED路灯不含铅、汞等污染元素，对环境没有任何污染4.安全：耐冲击，抗震力强，LED发的光在可见光范围内，无紫外线（UV）和红外（IR）辐射。无灯丝和玻璃外壳，没有传统灯管碎裂的问题，对人体无伤害、无辐射；5.无高压，不吸灰尘。消除了普通路灯因高压吸收灰尘导致灯罩发黑引起的亮度降低；6.无高温，灯罩不会老化发黄。消

31、除了普通路灯(ldng)因高温烘烤灯罩使其老化发黄引起的亮度降低和寿命的缩短；7.启动(qdng)无延时。LED在纳秒级，通电即达正常(zhngchng)亮度，无须等待，消除了传统路灯长时间的启动过程；8.无频闪。纯直流工作，消除了传统路灯频闪引起的视觉疲劳；9.无不良眩光。消除普通大功率LED路灯的不良眩光所引起的刺眼、视觉疲劳与视线干扰，提高驾驶的安全性，减少交通事故的发生。10.柔性化好。LED光源的精巧，使LED灯能适应各种几何尺寸和不同空间大小的装饰照明要求，诸如：点、线、面、球、异形式，乃至任意艺术造型的 HYPERLINK /view/1952325.htm t _blank 灯

32、光雕塑；11. 色彩纯厚。由半导体PN结自身产生色彩，纯正，浓厚；色彩丰富， HYPERLINK /view/247185.htm t _blank 三基色加数码技术，可演变任意色彩；2.3大功率LED的散热LED是由半导体材料做成的，它就像普通二极管一样有一个PN结，它的温度升高是由于PN结的结温升高引起的。LED发热会使LED导通电阻减小，从而引起亮度较大的变化，时间长了就会引起亮度的衰减，如果电流得不到控制，严重时可以烧毁LED。常用LED散热的方法如下：1.铝散热鳍片这是最常见的散热方式，用铝散热鳍片做为外壳的一部分来增加散热面积。2.导热塑料壳在塑料外壳注塑时填充导热材料，增加塑料外

33、壳导热、散热能力。3.表面辐射散热处理灯壳表面做辐射散热处理，简单的就是涂抹辐射散热漆，可以将热量用辐射方式带离灯壳表面。4.空气流体力学利用灯壳外形，制造出对流空气，这是最低成本的加强散热方式。5.风扇灯壳内部用长寿高效风扇加强散热，造价低，效果好。不过要换风扇就是(jish)麻烦些，也不适用于户外，这种设计较为少见。2.4 大功率LED 特性(txng) 2.4.1大功率LED伏安(f n)特性高亮度大功率LED一般的导通压3.04.3V，但其核心仍是PN结，其伏安特性与普通二相管相同。其电流电压关系为： (2-2)式中，VF为二极管正向电压，I0是反向饱和电流，为定值，q为电子电荷1.6

34、1019，k为波尔兹曼常数1 .38*10.23，T是热力学温度，常数近似取2，当外加电压较高，电流I以扩散电流为主时，近似等于1。当加在LED 上电压小于其导通电压时，LED 上几乎没有电流通过。但当LED 导通后，其正向电流随正向电压按指数规律变化，很小的电压波动就会引起很大的电流变化。在导通区电压从额定值的80% 上升到100%，电流则从其额定值的0% 上升到100%。LED的电气特性因制造工艺的不同有较大差异，即便同一批产品差异也很大。同时，LED 的使用寿命受工作温度的影响，LED 额定亮度随着工作时间下降，并且工作温度越高，使用寿命越。LED灯的测试结果如图2-1所示，由图可知LE

35、D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电路确保其稳定的工作状态并对其保护。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的交流市电驱动，电压允许的波动范围相对较大。大功率LED要3.04.3V的低压直流驱动，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。国际市场上国外客户对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，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。避免驱动电流超出最大额定值，影响其可靠性。图2-1 LED伏安(f

36、 n)曲线2.4.2大功率(gngl)LED光特性LED 的理论光效为300lm /W。目前实验室水平达260lm /W，市场化水平在120lm /W 以上。发光二极管的核心是PN结。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区，进入对方区域的少数载流子(少子(sho z)一部分与多数载流子(多子)复合而发光。因此流动的少子和多子数量越多，发出的光线越强；同时在PN结内流动的少子和多子数量越多，也说明单位时间内流过PN结横截面的电荷数越多，那么流过LED的电流也就越大，因此LED的发光亮度基本随流过LED的电流正向变化。图2-3为某种LED相对光通量与正向电流关系，其它种类的大功率LE

37、D灯光通量与正向电流的关系与此虽有差异，但是差别非常小，大同小异。从图2-2中可以看出。当白光LED正向电流大于某一值时白光LED才能有效地发光，标准发光量的变化与正向电流几乎呈线性关系,因此可能通过控制LED 的正向电流来控制其发光亮度。LED 若采用恒压源驱动，很小的电压变化将引起很大的电流变化，因此恒压驱动只适用于要求不高的小功率的场合下。在要求高的场合和大功率的场合下LED 都要采用恒流驱动。LED 的电流达到其额定电流的70% 80% 后，很大比例的电能转变成了热能，因此LED的驱动电流宜为额定电流的70% 80%。图2-2 光通量测试(csh)图2.4.3 LED 对驱动电路(di

38、nl)的要求从上面的分析可以看出，LED驱动只有在要求不高的场合才能使用(shyng)恒压驱动。为了提高LED的最大电流利用空间和可靠性，LED 推荐工作在额定电流的70%80%，并且使用恒流驱动。在LED驱动电路计中，必须考虑下面几个设计指标：1.提高转换效率，减少功耗，特别是在电池和电瓶供电场合，这样不但可以延长一次充电的使用时间，而且可以减少系统发热量，降低工作温度。2.提高电路的可靠性，电路必须有过压、欠压、过流等保护电路，不能因为电路本身故障而造成LED的损坏。3.必须尽量减小变换器体积，降低成本，这要求是显而易见。同时，在LED 驱动电路设计过程中，还要注意下面几个问题：1.LED

39、 并联驱动均流LED 采用串联驱动，易于实现恒流控制，但是要求的驱动电压也较高，在驱动多个LED 时，有时必须采用并联驱动，但并联驱时就要考虑均流问题。现在LED并联驱动均流主要有：各路用功率开关独立调节，调节电源输出电压，调节流过一路LED 的电流三种解决方案。2.浪涌电压的限制电源的浪涌电压(diny)及接通电路时电容充放电瞬间电流的冲击波形对LED 芯片损伤严重，在设计时，特别是大功率LED驱动器，应该引起(ynq)足够的重视。3.大功率LED的散热LED 照明系统的热源基本就是LED 灯本身,LED热量不容易辐射散发，从而导致器件温度过高，影响(yngxing)LED的光通量、寿命以及

40、可靠性，并会导致LED发光红移。第三章 LED驱动电源3.1 LED驱动(q dn)电源(dinyun)分类(fn li) HYPERLINK /view/2000744.htm t _blank LED驱动电源是把电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED发光的电源转换器，通常情况下：LED驱动电源的输入包括高压工频交流（即市电）、低压直流、高压直流、 HYPERLINK /view/173281.htm t _blank 低压高频交流（如电子变压器的输出）等。而LED驱动电源的输出则大多数为可随LED正向压降值变化而改变 HYPERLINK /view/10954.htm t _blank

41、电压的恒定电流源。LED驱动电源按驱动方式可分为：（1）恒流式:a、恒流 HYPERLINK /view/1614863.htm t _blank 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

42、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。按电路结构：（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(r qi)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(pinzhng)、电源效率也很低、一般只有45%60%，所以一般很少用，可靠

43、性不高。（4）电子变压器降压方式：电源效率较低，电压范围(fnwi)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

44、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。电源安装位置分类：驱动电源按安装位置可分为外置电源和内置电源。（1）外置电源顾名思义，外置电源就是把电源安装在外面的。一般电压比较高，对人有安全危险的，就需要外置电源。与内置电源的区别就是电源加了一个外壳，常见的有路灯。（2）内置电源就是把电源安装在灯具内，一般都是电压比较低，12v到24v，对人没什么安全隐患。这个常见的有球泡灯。3.2 LED驱动电源的特点根据电网的用电规则和LED驱动电源的特性要求，在选择和设计LED驱动电源时要

45、考虑到以下几点：1高可靠性。特别像LED路灯的驱动(q dn)电源，装在高空，有防水铝壳驱动电源，质量好的话不容易坏，减少维修次数。2高效率。LED是节能产品，驱动电源的效率要高。对于电源安装在灯具内的结构，尤为重要(zhngyo)。因为LED的发光效率随着LED温度的升高而下降，所以LED的散热非常重要。电源的效率高，它的耗损功率小，在灯具内发热量就小，也就降低了灯具的 HYPERLINK /view/596796.htm t _blank 温升。对延缓(ynhun)LED的光衰有利。3高功率因数。功率因数是电网对负载的要求。一般70瓦以下的用电器，没有强制性指标。虽然功率不大的单个用电器功

46、率因素低一点对电网的影响不大，但晚上大家点灯，同类负载太集中，会对电网产生较严重的污染。对于30瓦40瓦的LED驱动电源，据说不久的将来，也许会对功率因数方面有一定的指标要求。4驱动方式。现在通行的有两种：其一是一个恒压源供多个恒流源，每个恒流源单独给每路LED供电。这种方式，组合灵活，一路LED故障，不影响其他LED的工作，但成本会略高一点。另一种是直接恒流供电，LED串联或并联运行。它的优点是成本低一点，但灵活性差，还要解决某个LED故障，不影响其他LED运行的问题。这两种形式，在一段时间内并存。多路恒流输出供电方式，在成本和性能方面会较好。也许是以后的主流方向。5浪涌保护。LED抗浪涌的

47、能力是比较差的，特别是抗反向电压能力。加强这方面的保护也很重要。有些LED灯装在户外，如LED路灯。由于电网负载的启甩和雷击的感应，从电网系统会侵入各种浪涌，有些浪涌会导致LED的损坏。因此LED驱动电源要有抑制浪涌的侵入，保护LED不被损坏的能力。6保护功能。电源除了常规的保护功能外，最好在恒流输出中增加LED温度负反馈，防止LED温度过高。7防护方面。灯具外安装型，电源结构要防水、防潮，外壳要耐晒。8驱动电源的寿命要与LED的寿命相适配。9要符合安规和电磁兼容的要求。随着LED的应用日益广泛，LED驱动电源的性能将越来越适合LED的要求。3.3 LED驱动电源恒压与恒流的区别恒压源和恒流源

48、在定义上的区别：恒流电源是电源电压(diny)发生变化，而流过负载的电流不变。恒压电源(dinyun)是流过负载的电流变化时，电源电压不发生变化不要简单的用欧姆定律来理解，电源不是直接接负载，中间都有个电路。所谓恒流/恒压就是(jish)在一定范围内输出电流/电压保持恒定。“恒定”的前提是在一定范围内。对于“恒流”就是输出电压要在一定范围内，对于“恒压”就是输出电流要在一定范围内。超出这个范围“恒定”就无法保持。因此恒压源会设定输出电流档（最大可输出）的参数。其实电子世界里根本没有“恒定”这个东西，所有电源都有负载调整率（loadregulation）这个指标。以恒压（电压）源为例：随着你负载

49、的加大，输出电压一定是下降的。恒压源和恒流源在应用上的区别：恒压源在允许的负载情况下，输出的电压是恒定的，不会随负载的变化而变化。通常应用于小功率LED模块，小功率LED灯条用的比较多。恒压源就是我们常说的稳压电源，能保证负载（输出电流）变化的情况下，保持电压不变。恒流源在允许的负载情况下，输出的电流是恒定的，不会随着负载的变化而变化，通常应用在大功率LED和高档小功率产品上。如果从寿命上考良的话，恒流源LED驱动比较好一点。恒流源是在负载变化的情况下，能相应的调整自己的输出电压，使输出电流保持不变。我们见到的开关电源基本上都是恒压源，而所谓的“恒流型开关电源”则是在恒压源的基础之上，在输出上

50、加一个小阻值的采样电阻，通过反馈到前级去控制来进行恒流控制。如何从电源参数上识别是恒压源还是恒流源呢？可以从电源的label上看：如果他标识的输出电压是一个恒定的值（如Vo=48V），就是恒压源；如果标识的是一个电压范围(如Vo为4590V)，可以确定这是个恒流源了。恒压源能够为负载提供恒定的电压，理想的恒压源内阻为零，不能短路：恒流源可以为负载提供恒定的电流，理想的恒流源内阻为无穷大，不能开路。LED作为恒流工作的电子元器件（工作电压比较固定，其稍加偏移，就会使电流有很大的变化），只有采用恒流方式，才能真正保证亮度的一致和长寿命。恒压式驱动电源在工作时，需要在灯具上加恒流模块或限流电阻，而恒

51、流式驱动电源只是把恒压源的的恒流模块内置了6。第四章 电路(dinl)的设计与介绍4.1 EMI滤波(lb)电路在本次(bn c)EMI滤波电路设计中主要(zhyo)应用的是共模电感。如图4-1为包含共模电感的滤波电路。图4-1 含共模电感的滤波电路共模电感实质上是一个双向 HYPERLINK /view/141368.htm t _blank 滤波器：一方面要滤除信号线上共模电磁干扰，另一方面又要抑制本身不向外发出电磁干扰，避免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作。共模电感的滤波电路，La和Lb就是共模 HYPERLINK /view/736294.htm t _blank 电感线圈。这

52、两个线圈绕在同一铁芯上，匝数和相位都相同(绕制反向)。这样，当电路中的正常电流流经共模电感时，电流在同相位绕制的电感线圈中产生反向的磁场而相互抵消，此时正常信号电流主要受线圈 HYPERLINK /view/3571.htm t _blank 电阻的影响(和少量因漏感造成的阻尼)；当有共模电流流经线圈时，由于共模电流的同向性，会在线圈内产生同向的磁场而增大线圈的 HYPERLINK /view/56018.htm t _blank 感抗，使线圈表现为高 HYPERLINK /view/16812.htm t _blank 阻抗，产生较强的阻尼效果，以此衰减共模电流，达到滤波的目的。事实上，将这

53、个滤波电路一端接干扰源，另一端接被干扰设备，则La和C1，Lb和C2就构成两组 HYPERLINK /view/204522.htm t _blank 低通滤波器，可以使线路上的共模EMI信号被控制在很低的电平上。该电路既可以抑制外部的EMI信号传入，又可以衰减线路自身工作时产生的EMI信号，能有效地降低EMI干扰强度。4.2 填谷电路填谷电路” (Valley Fill Circuit)，属于一种新型无源 HYPERLINK /view/1323562.htm t _blank 功率因数校正器电路。“填谷电路”是将交流市电整流滤波后的电流波形，从窄脉冲形状展开到接近于 HYPERLINK /

54、view/495143.htm t _blank 正弦波形状，相当于把窄脉冲电流波形中的谷点区域“填平”了很大一部分的电路。4.2.1填谷电路(dinl)的成因目前，一般AC/DC变换器均通过(tnggu)整流电路与 HYPERLINK /view/69135.htm t _blank 电网(dinwng)相连接。其输入部分一般由 HYPERLINK /view/2897966.htm t _blank 桥式整流器和滤波电容器构成，二者均属于 HYPERLINK /view/392135.htm t _blank 非线性元器件。由于大容量滤波电容器的存在，使得整流二极管的 HYPERLINK

55、/view/3127352.htm t _blank 导通角变得很窄，仅在交流输入电压的 HYPERLINK /view/679265.htm t _blank 峰值附近才能导通，致使交流输入电流产生严重失真，变成为尖峰脉冲，如图3-2所示的i0波形所包含的区域。这种电流波形中包含了大量的 HYPERLINK /view/643803.htm t _blank 谐波分量，不仅对电网造成污染，还导致滤波后输出的 HYPERLINK /view/56021.htm t _blank 有功功率显著降低，使 HYPERLINK /view/56024.htm t _blank 功率因数大幅度降低。普通

56、AC/DC变换器的功率因数较低，仅能达到0.6左右。因此，提高其功率因数不仅能降低 HYPERLINK /view/11614261.htm t _blank 线路损耗，还能减少电网的谐波污染，提高电网的供电质量。图4-2 交流输入电压与电流经FFC前后的波形比较4.2.2填谷电路的原理本电路全部由无源元件构成。如图4-3所示，C2与C3的容量应相等。填谷电路是C2和C3以串联方式充电，而以并联方式放电。D1为隔离二极管，可将整流桥与填谷电路隔开。无源填谷电路，能大幅度增加整流管的导通角，使之在正半周时的导通角扩展到30150，如图3-2所示的i1波形所包含的区域，同理，负半周时的导通角扩展为

57、210330。这样，波形就从窄脉冲变为比较接近于正弦波。这相当于把尖峰脉冲电流波形中的谷点区域“填平”了很大一部分，故称之为填谷电路7。图4-3 填谷电路(dinl)FFC4.3 隔离(gl)式单端反激转换器转换器是开关电源中最重要的组成部分之一，其有5种基本类型：单端正激式、单端反激式、推挽式、半桥式和全桥式转换器。下面重点分析隔离(gl)式单端反激转换电路，电路结构图如图4-4所示。图4-4 电路结构图电路工作过程如下：当M1导通时，它在变压器初级电感线圈中存储能量，与变压器次级相连的二极管VD处于反偏压状态，所以二极管VD截止，在变压器次级无电流流过，即没有能量传递给负载；当M1截止时，

58、变压器次级电感线圈中的电压极性反转，使VD导通，给输出电容C充电，同时负载RL上也有电流IL流过8。4.4 OB2532芯片(xn pin)4.4.1 OB2532引脚介绍(jisho)OB2532是一种经济高效的PWM控制器 ，优化离线低功率AC/DC 包括电池充电器和应用适配器。它可以实现源端检测和调控(dio kn)，从而不需要光耦和TL431，内置的CV和CC控制精度高，几乎可以满足所有适配器和充电器的需求。概芯片的引脚结构图如图4-5所示，各引脚功能如表3-1所示。图4-5 OB2532引脚图表3-1 芯片引脚说明 引脚名引脚号I/O描述GND1O芯片接地引脚GATE2I外置MOS管

59、的推拉输出栅极驱动CS3I感应输入电流，连接到MOS管电流传感电阻点INV4I连接从辅助绕组输出的分压电阻器COMP5I回路电压补偿VDD6I芯片供电引脚4.4.2 芯片的特性和工作原理OB2532芯片具有以下特性：1.通用AC输入范围内，具有5的恒压调节5的恒流调节精度；2.具有初级检测与调节，省去了光耦和TL431；3.恒流调节可编程；4.恒定电流和输出功率的设定可调整；5.通过初级反馈，内置次级恒流控制；6.内置自适应电流峰值调节；7.内置初级绕组电感补偿；8.电缆压降补偿可编程；9.软启动；10.内置前沿消隐电路；11.逐周期流限；12.VDD欠压锁定与滞后；13.VDD过压保护；14

60、.VDD拑位。OB2532是一种经济高效的PWM控制器 ，优化离线低功率AC/DC 包括电池充电器和应用适配器。它可以实现源端检测和调控，从而(cng r)不需要光耦和TL431，内置的CV和CC控制精度高，几乎可以满足所有适配器和充电器的需求。工作(gngzu)原理：为了支持OB2532特有的CC/CV控制，系统需要在DCM（断续）模式下设计功率变换系统。在断续反激变换器中，输出(shch)电压可以通过辅助绕组边感测到，在MOSFET导通时，负载电流由输出滤波电容提供。当MOSFET管关断时，初级电流转移到次级振幅为： （4-1）辅助电压反应在输出电压上，如图4-6所示： QUOTE * M