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路灯用LED驱动电源的研究和设计

作　者: 李宗杰
导　师: 戚栋
学　校: 大连理工大学
专　业: 电气工程
关键词: LED路灯 功率因数校正 LLC谐振 ZVS
分类号: TM46
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


LED路灯的突出优点就是节能,为了使节能最大化,也为了满足路灯调光的需要,LED驱动电源需要在满载和轻载之间转换,传统的大功率LED驱动电源的满载效率只有85%左右,轻载时效率更低,这不符合LED照明的发展要求。随着LED路灯大规模应用于路面照明,谐波对电网的污染问题就必须考虑,所以加入功率因数校正(PFC)电路是必要的,但是工作在轻载状态下PFC电路的效率下降很多,影响了整体电源效率；传统升压式(Boost) PFC电路采用大电感完成升压,不利于散热,温度会很高,会对LED的发光产生影响。针对以上情况,本文研究设计一种单相交流88V-264V输入,输出电压为48V,输出电流为6.25A,6路驱动的大功率LED驱动电源。本文采用了交错式PFC与半桥LLC谐振组合的方案,设计研制一台大功率LED驱动电源。通过对半桥LLC谐振电路的分析,建立半桥LLC谐振电路的基波近似模型,对谐振网络进行电压增益和阻抗特性分析,完成谐振网络、变压器和功率器件的设计,实现了宽频率范围开关管的零电压导通(ZVS),解决了恒流驱动电源在轻负载工作状态下效率低的问题；设计了基于NCP1631的交错式PFC电路,实现了不连续导电模式(DCM)和连续导电模式(CCM)优点的结合,减小了输出均方根(RMS)电流,提高了PFC电路的效率；采用两个小功率的电感代替传统电路中的大电感,解决了电感散热问题,减小了环境温度对LED的影响；设计了基于LM3404的Buck恒流电路,为LED恒流供电,减小LED的光衰,增加LED的使用寿命。经过实验验证,电源达到了预期的目标,运行稳定,能够满足LED路灯负载变化时驱动电源的高效率高功率因数要求。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-15
  1.1 课题研究的背景  8
  1.2 LED路灯的发展现状  8-11
    1.2.1 LED的发光原理及特点分析  8-10
    1.2.2 LED路灯发展的现状  10-11
  1.3 LED驱动电源的研究概况  11-13
    1.3.1 LED对驱动电源的要求  11-13
    1.3.2 LED驱动电源的类型及特点  13
  1.4 论文的研究意义及主要内容  13-15
2 系统整体结构及半桥LLC谐振电路的设计  15-36
  2.1 LED驱动电源整体的设计要求  15
  2.2 LED驱动电源主电路的设计  15-16
  2.3 半桥LLC谐振电路的分析  16-30
    2.3.1 半桥LLC谐振变换器结构  17-18
    2.3.2 半桥LLC谐振变换器工作原理分析  18-24
    2.3.3 半桥LLC谐振电路的FHA模型  24-26
    2.3.4 谐振网络电压增益  26-28
    2.3.5 谐振网络的阻抗分析  28-30
  2.4 半桥LLC谐振电路的设计  30-35
    2.4.1 半桥LLC谐振电路基本结构设计  30-32
    2.4.2 谐振网络参数的计算  32-33
    2.4.3 变压器的设计  33-35
    2.4.4 功率元器件选择与设计  35
  2.5 本章小结  35-36
3 LED恒流驱动电路的设计  36-45
  3.1 LED恒流驱动电路的基本结构  36-37
  3.2 电流对LED特性的影响  37-39
  3.3 LED驱动电路的分类及特点  39-41
  3.4 LED恒流驱动主电路的设计  41-44
    3.4.1 电感式降压式设计方案及工作原理分析  41-43
    3.4.2 驱动电路芯片的选择及电路设计  43-44
  3.5 本章小结  44-45
4 功率因数校正电路的设计  45-58
  4.1 功率因数及功率因数校正技术  45-49
    4.1.1 功率因数的定义  45-47
    4.1.2 功率因数校正的分类及特点  47-49
  4.2 基于BOOST变换器的两种控制模式  49-52
  4.3 APFC主电路的设计及控制芯片的选择  52-57
    4.3.1 PFC控制器NCP1631功能特点及原理分析  52-53
    4.3.2 交错式钳位频率的临界导电模式的实现  53-56
    4.3.3 APFC主电路的电路设计  56-57
  4.4 本章小结  57-58
5 实验总结与分析  58-62
  5.1 有源功率较正电路实验及分析  58-59
  5.2 半桥LLC谐振电路的实验分析  59-62
结论  62-63
参考文献  63-65
附录A 谐振电路实物图(正面)  65-66
附录B 谐振电路实物图(反面)  66-67
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  67-68
致谢  68-69

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 变压器、变流器及电抗器 > 变流器
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