LED灯带驱动电源的设计.doc

嘉兴职业技术学院毕业论文（设计） PAGE 17 PAGE 17 LED灯带驱动电源的设计 目 录 TOC \o 1-3 \h \z \u 引言 1 1 本文研究的主要内容 1 2电路设计 2 2.1设计的技术指标 2 2.2 开关电源电磁干扰（EMI）滤波器设计 4 2.2.1 电磁干扰滤波器的电路结构 4 2.3 输入整流桥的选择 5 2.4 有源功率因数校正电路（APFC） 6 2.4.1 输入电容计算 7 2.4.2 Boost电感计算 7 2.4.3 输出电容计算 8 2.5 变压器的设计 8 2.5.1 反激电路 8 2.5.2 正激电路 9 2.5.3 变压器的分布参数 10 2.6 反馈电路 13 3 PCB制作 14 3.1 布局的设计 14 3.2 布线的设计 14 结论 15 嘉兴职业技术学院毕业论文（设计） PAGE 17 摘 要 LED因其高效、节能、环保、寿命长、色彩丰富、体积小、耐闪烁、可靠性高、调控方便等诸多优点等特点受到人们的广泛关注，被认为是21世纪最有前途的照明光源。目前市电供电的LED驱动电源质量参差不齐、效率和可靠性较低、EMC不达标等，因此研究适合市电照明的 具有很强的理论意义与现实意义。 本文首先阐述了LED技术及发展、开关电源技术、开关电源功率因数和PFC技术的发展及现状，其次制定了整个系统的设计方案，包括各项技术指标以及保护功能。接着对有源两级PFC和有源单级PFC进行了分析和对比，还对正激拓扑和反激拓扑进行比较，EMI介绍。采用带控制芯片TOPswitch-GX的反激式电路。最终实现高效率的24WLED驱动电源，输出为12V/2A设计的24W电源效率达到85%以上，功率因数达到90%以上，高效率降低了电源的温升，提高了电源的可靠性。 关键词 LED；开关电源；功率因数；EMI滤波器 引言 随着社会的不断发展，人类对能源的需求越来越大，当今能源危机加重，使得各行各业不得不考虑节能，低功耗、节能已经成为衡量各项技术的关键指标。照明是人类能源消耗的重要方面，目前在电力的消耗中，欧美发达国家照明用电占发电总量的比例约是20%，我国也达到12%，这一比例每年将会逐步提高。随着LED（Light-Emitting Diode）技术的发展，LED照明在能源告急的今天得到世界各国的高度重视，LED具有高效节能、无汞毒害、长寿命等优点。采用LED技术可以节电50%以上,LED灯驱动成为当前研究的热点。本文根据LED特性对此架构进行了描述，同时在对其原理进行描述的基础上提出了一种适合LED灯照明的驱动电源。 标志开关电源特性的参数有功率、电压、频率、谐波及带负载时参数的变化等，在同一参数要求下，又有体积、重量、形式、效率、可靠性等指标。随着人们对电源质量的要求不断提高，效率高、体积小和谐波污染低的开关电源已成为研发的主要方向。采用新型电路结构，尽可能地提高AC/DC变换效率，并采用控制电路简单的有源功率因数校正（Active Power Factor Corrector ，APFC）控制器是提高开关电源的效率一个有效的途径。本课题将设计出一种功率因数高、谐波小的开关电源，而且整机效率高，控制简单，结构紧凑，可靠性较强，因而具有一定的实用价值。 1 本文研究的主要内容 本课题从LED的电、光、热特性出发，对当前LED的驱动电路进行分析和总结。针对要求安全隔离、高PF、高效率的场合，选择适合LED驱动的低成本方案，对选定的电路进行优化，设计采用单级APFC反激式电源并联驱动串并混连的LED灯带，较好的实现LED灯的驱动。在单级电路中实现了高PF，通过优化变压器的设计、采用高集成度开关电源控制芯片提高了LED驱动电源的效率，降低了LED驱动电源的体积，降低了温升，提高了可靠性。本文的主要研究内容如下： （1）LED灯驱动电源设计方案的确定 LED灯用的驱动电源方案较多，本文选用了单级APFC反激式开关电源作为LED灯的驱动方案。 （2）单级APFC LED驱动电源的研究 确定LED灯驱动方案后，对电源系统优化设计[1]。硬件电路设计包括EMI滤波电路设计、功率因数校正电路设计、变压器的优化设计、提高效率设计、恒流限压驱动电路设计等。其中，对电路器件参数优化设计确保有较高的功率因数；分析变压器的工作原理，优化变压器的设计使其具有高的传输效率和较低EMI；功率因数校正电路采用基于Boost电路的PFC变换器，实现功率因数校正的同时也实现了降压和高低压的电气隔离，设计出专用EMI滤波器降低电源对电网的干扰，优化了电源PCB的热设计。 （3）