一种新结构单级AC-DC大功率LED照明驱动器的研究

摘要

近年来，随着大功率LED发光效率的不断提高，LED在照明领域的应用不断发展，LED驱动器成为LED照明发展的基本环节，其中采用市电直接供电的驱动器又是大功率LED照明发展的大方向，提高市电供电驱动器的效率，简化电路，降低成本，提高电路可靠性，以及研制适合LED驱动的单级PFC电路倍受各界的关注。本文对大功率LED照明采用AC-DC供电方式，在对基于Boost拓扑的PFC电路和LLC半桥谐振电路的分析基础上，提出了一种无电解电容的新结构单级AC-DC驱动电路。论文的主要工作如下：
　　首先，分析传统的两级AC-DC驱动电路的优缺点，并提出单级AC-DC驱动电路方案，该单级电路由基于Boost拓扑的PFC电路和LLC半桥谐振电路构成的两级电路整合而成，解决了两级电路器件多，费用高，电路转换效率低以及控制电路较复杂的缺点。另外，结合LED驱动器对长寿命的要求以及电解电容是影响其寿命的主要原因，提出了无电解电容的单级AC-DC驱动电路。
　　随后，本文对提出的电路的原理以及工作过程进行了详细的分析，为电路的参数设计计算提供了理论依据。电路的前级PFC电路的Boost电感电流工作在DCM模式，以实现电路高功率因数的特点，后级经LLC半桥谐振电路转换后输出脉冲电流驱动LED负载，且输出波形稳定。
　　然后，设计出了一套驱动电路方案，电路输出电压的峰值为50V，电流峰值2.8A，根据输出数据计算电路器件参数，建立saber仿真电路，并通过仿真验证了电路原理分析的正确性。
　　最后，根据电路器件参数的计算选择所用器件，同时设计制作电路中的Boost电感、LLC变压器和谐振电感，搭建该驱动电路的实验平台，并通过实验验证了电路的可行性。

目录

一种新结构单级AC-DC大功率 LED 照明驱动器的研究

RESEARCH ON A NOVEL SINGLE-STAGE HIGH-POWER LED AC-DC DRIVER

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 课题背景

1.2课题研究的目的及意义

1.3 LED驱动器的研究现状

1.4 本文的主要研究内容

第2章 新结构单级AC-DC驱动电路的构建

2.1 引言

2.2 单级 AC-DC 驱动电路的构建

2.2.1 传统两级 AC-DC 驱动电路

2.2.2 单级 AC-DC 驱动电路

2.3 新结构单级 AC-DC 电路的构建

2.4 本章小结

第3章 新结构单级AC-DC驱动电路原理

3.1 引言

3.2 新结构单级 AC-DC 驱动电路原理

3.2.1 主电路运行基本原理

3.2.2 主电路工作过程分析

3.2.3 主电路整体运行分析

3.3 PFC 电路分析

3.3.1 PFC 电路结构

3.3.2 PFC 电路工作过程

3.4 LLC 半桥谐振电路分析

3.4.1 LLC 半桥谐振电路结构

3.4.2 LLC 半桥谐振电路的工作过程

3.5 控制电路

3.6 本章小结

第4章 新结构单级AC-DC驱动电路的计算和仿真

4.1 引言

4.2 PFC 电路的参数计算

4.2.1 PFC 电感参数计算

4.2.2 PFC 电容参数计算

4.3 LLC 半桥谐振电路的参数计算

4.4 控制电路参数计算

4.5 SABER仿真

4.5.1 LED 负载仿真等效电路

4.5.2 仿真电路

4.5.3 仿真结果及其分析

4.6 本章小结

第5章 硬件电路设计与实验结果

5.1 引言

5.2 硬件电路器件设计

5.2.1 电流的趋肤效应

5.2.2 PFC 电路电感设计

5.2.3 LLC 谐振电路变压器设计

5.2.4 LLC 谐振电感设计

5.2.5 功率开关管和二极管的选择

5.2.6 实验平台

5.3 实验结果及分析

5.3.1 电路输出结果

5.3.2 电路输入结果

5.3.3 控制电路实验结果

5.4 本章小结

结 论

参考文献

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致 谢