准谐振反激式LED驱动电源研究与设计

摘要

半导体LED具有寿命长、节能环保、光效高等显著特点，目前已普遍应用于工业设备、汽车电子、普通照明以及便携式设备等方面。针对普通照明用途，结合TRIAC调光器，设计了一款48W相控调光LED驱动电源，本文的主要内容如下:
　　(1)分析了LED固体光源的特点、驱动电源的拓扑结构、以及常见调光方法，提出了基于准谐振反激变换器的LED驱动方案，采用TRIAC调光方式来实现调光功能;分析了功率因数校正(PFC)技术，最后确定采用单级PFC来实现设计方案;同时分析了LED驱动电源TRIAC相控调光中出现闪烁的原因，并提出了相应的解决方法。
　　(2)给出了准谐振(QR)反激变换器实现零电压开通(ZVS)特点及开关频率特性;电流临界模式(BCM)下，定性分析了变换器实现输入电流跟踪输入电压实现高PF值原理，推导出BCM反激拓扑的典型参数，为后续变压器的设计提供了便利。
　　(3)在上述分析基础上，详细地设计了高频变压器;同时对基于控制器SSL2129的LED驱动电源的主电路、控制电路、调光电路、EMI滤波电路给出了详细设计过程;利用芯片动态Ton控制技术，控制变换器TONMOD斜坡电流，实现调光设计。
　　(4)最后对TRIAC调光LED驱动电源进行调试，调试结果表明电路工作正常;在200～253VAC的输入范围内电源输出电流维持在1A左右，功率因数始终在0.9以上;调光功能正常，调光过程无噪声、无闪烁，验证了理论分析的正确性。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景和意义

1．2 LED固态光源

1．2．1 LED的发光原理

1．2．2 LED主要参数及特性

1．3 LED驱动电源发展现状

1．4 LED驱动电源设计要求

1．5 论文的主要内容

2 LED驱动电源分析

2．1 驱动方案选择及主框图

2．1．1 LED驱动电源拓扑结构

2．1．2 LED的调光方法及特点

2．1．3 驱动电源整体设计方案

2．2 功率因数校正

2．2．1 功率因数校正的概念

2．2．2 无源功率因数校正

2．2．3 有源功率因数校正(APFC)

2．2．4 APFC电路结构

2．3 TRIAC相控调光研究

2．3．1 TRIAC调光器特性

2．3．2 TRIAC调光问题分析

2．3．3 TRIAC调光解决方案

2．3．4 相控调光的主要技术指标

3 准谐振反激变换器工作状态分析

3．1 QR反激变换器工作原理分析

3．2 理想反激变换器的小信号模型分析

3．2．1 等效Buck-Boost模型

3．2．2 反馈环路的设计

3．3 BCM模式反激变换器分析

3．3．1 反激式PFC电路原理

3．3．2 BCM模式下主要参数计算

3．3．3 反激变换器功率因数分析

3．4 钳位保护电路分析

4 单级PFC驱动电源电路详细设计

4．1 高频变压器设计

4．2 变换器主电路设计

4．2．1 开关管MOSFET选择

4．2．2 整流桥与输出整流二极管选择

4．2．3 输出滤波电容选择

4．2．4 钳位保护电路设计

4．3 控制电路设计

4．3．1 供电电路设计

4．3．2 电流检测电路设计

4．3．3 波谷检测及驱动模块

4．3．4 保护电路设计

4．4 相控调光器辅助电路设计

4．4．1 Ton控制电路设计

4．4．2 抑制浪涌电流电路

4．4．3 维持电流补偿电路

4．5 EMI滤波电路设计

4．5．1 EMI滤波器原理

4．5．2 EMI滤波器设计

5 系统调试及结果分析

5．1 实验样机原理图与样机

5．2 系统非调光测试

5．3 系统调光测试

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献