新型高功率密度LED驱动器研究

摘要

在绿色环保思想日益深入人心的当代，研究高效节能的电子产品具有重大意义。LED（Light Emitting Diode）照明光源是近年兴起的新型绿色照明光源，具有高效、节能、环保、使用寿命长、可靠性高、应用灵活、动态响应快等优点。我国及其他各国都加快对LED照明产品及其驱动电源的研究与使用。
　　本文对比了三级与两级LED驱动器，通过将功率因数校正电路与直流变换器集成为一级的方式，提出一种新型高功率密度单功率级LED驱动器。该驱动器减小了系统的体积，提高了功率密度，降低了装置成本。本文设计了两种具有高功率密度的LED驱动拓扑结构，并分别对两种拓扑结构进行深入的理论分析与仿真验证。
　　本文所提的SF-SPS变换器能实现系统软开关，所以其可工作在较高的工作频率，具有更高的功率密度。本文分析了SF-SPS变换器中Sepic单元实现PFC的条件及Flyback实现零电流、低电压开通的条件，设计了箝位电路及补偿网络。建立了电路等效模型，优化了其控制回路。采用模拟与数字相结合的方法设计了SF-SPS变换器的控制器，控制方式采用零电压开通，峰值电流关断的双闭环控制。
　　在实验中，搭建了100W SF-SPS变换器实验样机并进行了调试，经测试，所提的SF-SPS变换器稳态效率高达83％，当负载在30%到100%变化时，其功率因数大于0.991，THD小于9%，负载调整率为3.4%；当输入电压在180V到260V波动时，其功率因数大于0.988，THD小于10%，电压调整率为3.9%。实验结果表明，所设计的SF-SPS变换器具有良好的动态特性和稳态性能。

目录

新型高功率密度LED驱动器研究

RESEARCH ON NOVEL HIGH POWER DENSITY DRIVER FOR LED

摘 要

Abstract

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 功率LED照明应用中的一些关键问题

1.3 LED驱动技术发展

1.4 本课题主要研究内容

第2章 LED驱动器高功率密度拓扑研究

2.1 LED驱动器的三功率级结构简述

2.2 高功率密度驱动器方案

2.3 BBF-SPS变换器拓扑研究

2.4 SF-SPS PFC变换器拓扑研究

2.5 本章小结

第3章 SF-SPS PFC变换器设计

3.1 Sepic单元的分析与设计

3.2 Flyback单元的分析与设计

3.3 本章小结

第4章 控制器设计

4.1 主电路开环小信号分析

4.2 控制电路小信号模型

4.3 控制方式

4.4 MCU硬件电路设计

4.5 MCU控制算法实现

4.6 闭环仿真分析

4.7 本章小结

第5章 实验验证

5.1 电路原理图及实物图

5.2 前级Sepic单元实验

5.3 后级Flyback单元实验

5.4 动态特性分析

5.5 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果

哈尔滨工业大学学位论文原创性声明及使用授权明

致 谢