基于反激拓扑的高PFC LED驱动电源设计

摘要

随着全球资源的短缺，人们节能环保的意识日益提升，节能环保的LED照明越来越受到市场的青睐，21世纪将进入以LED为代表的新型固体光源照明时代。制约LED发展的一个技术瓶颈是LED驱动电源技术，驱动电源相当于LED照明的心脏，直接影响着LED灯具的寿命和普及程度，因此开发出具有低成本、高效率的LED驱动电源是十分必要的。
　　论文首先介绍了LED照明的特点，针对其基本特性对LED驱动方式进行了分类和对比，以此引出了LED驱动电源的特点、分类以及拓扑结构。论文还指出采用PFC技术可以提高AC/DC变换器输入端功率因数，减少对电网的谐波污染，基于PFC设计与实现的LED驱动电源在节约能源和保护环境方面具有重要的意义。基于上述理论，设计了两种PFC电路，无源填谷PFC电路和双级有源PFC电路。DC/DC级采用反激式拓扑结构设计，并对反激式拓扑结构的基本原理和特点进行了分析。为了提高电源在恶劣环境下的生存能力，提高电源的可靠性，在输入端加入了雷击浪涌保护电路。高频变压器是开关电源中的主要器件，它可起到传输能量、电压变换和电器隔离的作用，论文对变压器的设计进行了详细的阐述。最后，通过Altium Designer完成了电路原理图和PCB版图的设计。
　　测试结果表明，采用无源PFC技术设计的驱动电源在额定电压下，输出电压50.3V、电流0.68A、功率因数0.9、效率85.3％;采用有源PFC技术设计的驱动电源在额定电压下，输出电压50.27V、电流0.676A、功率因数0.988、效率85.8％，设计的两款LED驱动电源均达到了设计要求。通过本文的理论分析、电路设计和硬件电路实验的研究，表明采用先进的控制芯片和合适的电路拓扑结构设计的电源，性能优异，能够较好地满足设计要求。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的背景与意义

1．2 LED照明的特点

1．3 LED驱动电源的特点

1．4 LED驱动电源驱动方式

1．4．1 恒压式LED驱动

1．4．2 恒流式LED驱动

1．5 LED驱动电源发展趋势

1．6 内容大纲

第二章 LED驱动电源分析

2．1 LED驱动电源的分类

2．1．1 线性调整器

2．1．2 开关调整器驱动

2．2 功率因数校正技术概述

2．2．1 功率因数校正技术概念

2．2．2 无源PFC技术

2．2．3 有源PFC技术

2．2．4 单级PFC技术

2．2．5 双级PFC调整器

2．3 PFC技术的发展方向

2．4 本章小结

第三章 反激PFC调整器LED驱动电源设计

3．1 设计流程

3．1．1 设计指标

3．1．2 电源设计方案和PFC的设计目标

3．2 电源拓扑结构的选择

3．2．1 正激式LED调整器

3．2．2 反激式LED调整器

3．2．3 拓扑结构的选择

3．3 芯片的选取

3．4 PFC方案的设计

3．4．1 无源PFC电路设计

3．4．2 有源PFC电路设计

3．5 本章小结

第四章 调整器芯片外围电路设计

4．1 电路输入部分设计

4．1．1 雷击浪涌保护电路设计

4．1．2 EMI滤波设计

4．1．3 整流桥的设计

4．2 输入输出电容的设计

4．2．1 输入电容的设计

4．2．2 输出电容的设计

4．3 钳位电路的设计

4．4 开关管和输出端整流管的设计

4．5 本章小结

第五章 高频变压器的设计和整体电路的实现

5．1 变压器设计

5．2 变压器绕制

5．3 整体电路设计

5．4 PCB电路板的设计

5．5 本章小结

第六章 驱动电源的试验与测试

6．1 实验条件

6．2 PFC测试结果及分析

6．2．1 额定电压下电路输出测试

6．2．2 输入电压、电流波形和谐波测试

6．2．3 宽范围输入电压PFC测试

6．3 电源关键波形测试及分析

6．4 输出过压保护测试

6．5 宽范围输入电压与输出参数测试

6．6 雷击浪涌保护测试

6．7 整机的热测试

6．8 本章小结

第七章 总结与展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢