学位论文原创性声明
本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
本学位论文属于
1、保密□，在_________年解密后适用本授权书。
2、不保密□。
（请在以上相应方框内打“√”）
作者签名：年月日
导师签名：年月日
目录
摘要： (1)
关键词： (1)
前言 (2)
1 LED的原理、结构及特性 (3)
1.1LED的发光原理 (3)
1.2LED的基本结构 (3)
1.3LED的电气特性 (3)
1.4LED的关键参数 (5)
2 电容降压式LED驱动电路研究 (6)
2.1电容降压原理 (6)
2.2电容降压LED驱动电路的组成 (6)
2.3电容降压电路的P SPICE建模分析 (7)
3 输出功率为60W的LED驱动电路设计 (10)
3.1驱动电路结构概述 (10)
3.2输入EMI滤波器设计 (10)
3.3输入整流滤波电路设计 (11)
3.4高频变压器设计 (12)
3.4.1 变压器指标参数 (12)
3.4.2 确定磁芯型号尺寸 (12)
3.4.3 计算初级次级绕组匝数 (12)
3.4.4 漆包线线径确定 (13)
3.4.5 变压器示意图及配置参数 (13)
3.5PWM控制电路设计 (13)
3.5.1 CR6850芯片简介 (13)
3.5.2 CR6850启动模式及启动时间 (14)
3.5.3 相应工作模式和定义电流波形参数K P (16)
3.5.4启动电阻R in上最大损耗 (16)
3.5.5正常工作频率 (17)
3.5.6 FB脚输入端 (17)
3.5.7 异常保护功能 (18)
3.5.8 PWM控制电路原理图 (18)
3.6反馈电路设计 (18)
3.7输出整流管及电容的选择 (21)
3.8样机制作及实验结果 (22)
4 总结 (24)
致谢 (25)
参考文献 (25)
附录 (26)
经济型LED节能灯驱动电路的设计
学生：田海青
指导老师：罗志会
三峡大学理学院
摘要：随着全球能源紧缺、环境恶化，人们对健康、环保、节能的要求日益提高。在照明领域白炽灯正在逐步被淘汰，LED（发光二极管）由于环保，寿命长，节能等优点已经成为照明领域的研究热点，显示出极大的潜力和良好的前景。理论上LED的寿命可以达到10万小时以上，目前LED节能灯技术已经基本成熟，但是居高不下的电源成本使LED在照明领域的推广受到极大限制。本文主要通过对LED光电特性，节能灯驱动原理进行研究，运用开关电源知识，设计一个恒流的LED节能灯驱动电源。选择高性价比的解决方案开发出适用于经济型LED节能灯的驱动电源，以达到设计要求。本文第一部分将对LED的发光机理以及光电特性参数进行了介绍；第二部分将对阻容式降压驱动电路进行Pspice建模分析；第三部分运用开关电源技术，设计了输出功率为60W的LED节能灯驱动电路。这部分对驱动电路各功能模块进行了详细的分析，最后对所设计电路进行了实验验证。论文最后对设计的驱动电路存在的不足进行了分析，并对LED驱动技术的未来发展做出了展望。
Abstract：The demands for health, environmental protection and energy-efficiency have been increased as a result of the shortage of global energy and the environmental degradation. The incandescent lamb is gradually being eliminated in the lighting area, while LED (light emitting diode) with its advantages such as environmental protection, long life, energy-efficiency has become a hot research topic in the lighting field, showing great potential and good prospects. Theoretically, the life of LED can be up to 100 thousand hours. The technology of the energy-efficient LED lamp is matured basically, but the promotion of LED was extremely restricted due to the high cost of power in the lighting area. This paper designs a constant current driving power for LED energy-saving lamps by studying the LED optical and electrical properties and the driving principle of energy-efficent lamps and with the knowledge of switching power. The driving power for the economic energy-saving LED lamp can be developed with cost-effective solutions to meet the design requirements. The first part introduces the luminescence mechanism and the parameters of photoelectric characteristics for LED, the second part will do Pspice modeling for and analyze the RC Buck drive circuit, the third part designes the drive circuit for LED energy-saving lamp with the output power of 60W by the switching power technology. This part analyzes the functional modules of the drive circuit in detail and finally verifies the designed circuit by experiments. At last, the paper analyzes the shortcomings of the designed drive circuit, and makes the forecast for the development of the LED drive technology in future.
关键词：LED节能灯，开关电源，恒流驱动
key words：LED lamp, Switching Power Supply, Constant current drive
前言
以电力电子学为核心的电源技术与上世纪60年代开始发展。能源危机，温室效应以及生态环境恶化等问题越来越多的引起人类的注意，节能环保已经成为共识。在照明领域人们积极寻找新的替代光源。半导体照明于上世纪末开始发展。LED（发光二极管）由于其环保，节能，，发光效率高，寿命长等优点已成为照明领域的研究热点。因其与传统光源相比具有理论和现实的优越性[1]，受到广大工程师的青睐，它的出现将照明行业带入了一个全新的技术领域，同时也为节能照明提供了更多的解决方案。这将是人类历史上继白炽灯，荧光灯之后新的照明革命。
2011年，国际两大LED巨头欧司朗与Cree公司签署了一项全球性的LED专利交叉许可协议，涵盖的专利技术包括双方的蓝光LED芯片技术、白光LED和萤光粉技术、封装、LED灯具与灯以及LED照明控制系统。这种专利授权所造成的专利壁垒，积极的影响大过于消极的影响，因为这将促进中国LED企业投入更多的资金和精力进行技术的研发。LED 照明具有较多优势，必将成为未来照明市场的主流。由于LED照明的巨大发展空间，Melexis、lnfinton(英飞凌)、Lienear Technology(凌力尔特)、Supenex Inc、Analog Devices(ADI)、通嘉科技(Leadtrend)、安茂微电子(AME)，等国际知名IC公司先后推出了LED照明专用驱动IC，极大地推动了LED照明驱动电源的发展。总体来看，国内LED照明产业仍处于起步阶段。但是在国家相关政策的推动下，国内半导体照明发展迅猛。科技部副秘书长、国家半导体照明工程领导小组组长李健说：“我国发展半导体照明产业有巨大机遇。”他认为，中国有的优势：一是中国拥有巨大的照明工业和照明市场，这使照明工业在我国有着巨大的发展空间;二是我国已具备一定技术和产业基础，通过“863”等科技计划的支持，我国已初步形成比较完整的产业链。
虽然LED照明具有较多优势，但也有其自身的不足。LED没有红外及紫外辐射，其耗能除了转换成光能，其余全部以热能释放，所以对于其配套设施的散热要求较高；LED照明成本极高，虽然它寿命长的优势可以弥补这一劣势，但是从总体上来看其成本还是比其他光源高；目前驱动电源转换效率和恒流精度还不高；电源寿命与LED寿命的不匹配，驱动电源中由于电解电容等一些元件的影响，实际寿命不足20000小时，从而使LED节能灯的寿命大大减小。
LED驱动电源市场火热，技术水平良莠不齐，随着LED照明产业的发展，相关技术规范，标准相继出台，这将对LED照明产业的发展起到积极地推动作用。LED驱动电源的发展必须克服转换效率低，电源寿命不匹配，恒流精度不高以及散热等不足，同时在电源设计中要兼顾成本控制，选择性价比高的驱动方案。未来的LED驱动电路必将向体积小、转换效率高、寿命长、散热性好、稳定输出的方向发展。
目前LED节能灯技术日趋成熟，但是居高不下的电源成本，使LED照明的发展受到限制。要推进LED照明发展，必须大力发展其配套设施，其中驱动电源是最主要的。所以开发适用于经济型LED节能灯的驱动电路具有极大现实意义。
1 LED的原理、结构及特性
1.1 LED的发光原理
LED是利用半导体PN结或类似结构把电能转换成光能的器件[2]。
LED的芯片是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制备而成的，PN 结是其核心部分。因此它具有一般PN 结的特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。当PN结外加一个正向偏置电压，即电源正极接P型材料，电源负极接N型材料，PN结势垒降低，电子、空穴移动，N区得电子进入P区，P区的空穴注入N区，从而PN结的平衡状态被打破，空穴和电子在PN结出相遇并发生复合，将多余的能量以光能的形式释放出来，这就是电致发光现象，这也就是LED发光的基本原理。如图1-1所示[3]。
图1-1 LED发光原理图
1.2 LED的基本结构
LED主要由芯片、电极和光学系统组成。其基本结构是将半导体芯片固定在导电、导热的带有两根引线的金属支架上面，有反射杯（或反光碗）的一极为阴极，另一根为阳极。四周用环氧树脂密封，可以起到保护芯片的作用，同时可以起透镜（聚光）的作用。传统LED（子弹头型LED）的基本结构如图1-2所示[4]。
图 1-2 LED的基本结构
1.3 LED的电气特性
LED是一种发光二极管，除了具备发光特性，还具备一般PN结结型器件的特性。
（1）LED 的V-I 特性
LED 的V-I 特性是表征芯片PN 结特性的关键参数，它是指流过PN 结的电流随PN 结两端所施加电压的变化关系。具有非线性、单向导电性，即当外加正偏置电压时表现为低阻态，反之为高阻态。LED 的伏安特性曲线如图1-3所示。
图 1-3 LED 的V-I 特性曲线
下面对LED 的各个工作区进行简单介绍：
（1）正向死区：（图oa 或oa′段）a 点对应的电压V a 为开启电压，当V ＜Va ，外加电场不能克服因载流子扩散而形成势垒电场，此时阻值很大；对于不同芯片材料的LED 其开启电压值不同，GaAs 为1V ，红色GaAsP 为1.2V ，GaP 为1.8V ，GaN 为2.5V 。
（2）正向工作区：电流I F 与外加电压呈如下指数关系：
()/ 1qVF KT F S I I e =- 1-1
其中I S 为反向饱和电流。V ＞0时，V ＞V F 的正向工作区I F 随V F 指数上升：
/ qVF KT
F S I I e = 1-2
（3）反向死区：V ＜0时PN 结加反偏压V= - V R 时，反向漏电流I R （V= -5V ）时，GaP 为0V ，GaN 为10uA 。
（4）反向击穿区 V ＜- V R ，V R 称为反向击穿电压；V R 电压对应I R 为反向漏电流。当反向电压一直增加使V ＜- V R 时，则出现I R 突然增加而出现击穿现象。由于所用化合物材料种类不同，各种LED 的反向击穿电压V R 也不同。
（2）LED 的C-V 特性
LED 的电容一般包括PN 结结电容和内引线分布电容等在内的总电容，其中PN 结结电容居支配地位[3]。LED 的芯片有很多种规格，PN 结面积大小不相同，使其结电容（零偏压）C≈n+pf 左右。LED 的C-V 特性呈二次函数关系，如下图1-4所示。
图1-4 LED的C-V特性曲线
（3）允许功耗
LED的实际功耗是指工作电流和正向电压降的乘积，即P=U F×I F。LED工作时会释放热量，使结温升高。若结温为T j、外部环境温度为T a，则当T j＞T a时，内部热量借助支架向外传热，散逸热量（功率），可表示为P = K T（T j– T a）。为了使LED安全工作必须使实际功耗在最大允许功率耗散值之内。
（4）响应时间
响应时间是指输入正向电流后LED的发光和熄灭时间，是标志LED反应速度的一个重要参数。如图1-5是LED的响应时间特性图。其中点亮时间t r是指通电后亮度从正常值的10%开始，到亮度达到正常值得90%所用的时间。熄灭时间t f是LED从正常发光到亮度降到原来的10%所经历的时间。对于不同材料制成的LED其响应时间均不相同。
图1-5 LED响应时间示意图
1.4 LED的关键参数
允许功耗P m：允许加于LED两端的正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。超过此值时，LED发热甚至烧坏。
最大正向电流I Fm：允许通过LED的正向直流电流的极限值。超过此值时，可损坏LED。
最大反向电压V Rm：LED所允许加的最大反向电压。超过此值时，LED可能被击穿损坏。
工作环境t opr：LED可正常工作的环境温度范围。超过此温度范围，LED 将不能正常工作，效率会大大降低。
2 电容降压式LED 驱动电路研究
2.1 电容降压原理
将交流市电转换为低压直流的常规方法是采用变压器降压后再整流滤波，当受体积和成本等因素的限制时，最简单实用的方法就是采用电容降压式电源。其基本电路原理如下图2-1所示。
220V/AC C2VOUT
C1V D 1V D 312R1
V D 2
VOUT VD1
12C1
VD2
C2
R1220V/AC
图 a 图 b R1220V/AC VD1-VD4VOUT
C1
VD5
1
2C2
图 c
图2-1 电容降压电路原理图
电容降压式简易电源的基本电路如图a ，C1为降压电容器，D2为半波整流二极管，D1在市电的负半周时给C1提供放电回路，D3是稳压二极管，R1为关断电源后C1的电荷泄放电阻。在实际应用时常常采用的是图b 的所示的电路。当需要向负载提供较大的电流时，可采用图c 所示的桥式整流电路。 整流后未经稳压的直流电压一般会高于30伏，并且会随负载电流的变化发生很大的波动，这是因为此类电源内阻很大的缘故所致，故不适合大电流供电的应用场合。
电容降压的工作原理并不复杂。他的工作原理是利用电容在一定的交流信号频率下产生的容抗来限制最大工作电流。实际上是利用容抗限流。而电容器实际上起到一个限制电流和动态分配电容器和负载两端电压的角色。
2.2 电容降压LED 驱动电路的组成
电容降压LED 驱动电路由降压电容、泄放电阻、全波桥式整流、稳压二极管、滤波电容及限流电阻等部分组成，如图2-2所示。 Vout
R1
220V/50Hz
C1
D1D5
12D2
R2
D4
D3C2
图2-2 电容降压LED 驱动电路
图2-2中C 1为降压电容同时具有电流限制作用；D 1~D 4为4只1N4007组成的桥式整流电路；C 2为滤波电容起平滑波形的作用；R 2为限流电阻。
降压电容C 1的容抗X C1为：
C111X =2AC f C π
2-1 上式中f AC 为输入交流电源的频率，C 1为降压电容的容值。
通过C 1后的电流I C1为：
11C C I V X =* 2-2
上式中：V 为交流电源电压。
由上面2-1、2-2两式可得： 11/2C AC I V f C π= 2-3 则在220V 、50Hz 流输入条件下，通过C 1的电流可表示为：
1169C I C = 2-4
上式中C 1的单位为uF ，I C1的单位为mA 。
2.3 电容降压电路的Pspice 建模分析
电容降压电路的Pspice 仿真电路图如图2-3所示：
图 2-3 电容降压电路图
Pspice 软件中没有合适的LED 模型，在仿真分析中用电阻R 3代替。
设定R 3的阻值分别为1欧姆、10欧姆、100欧姆比较流过R 3的电流，仿真结果如下图2-4
。.
（a ） 电阻值为1欧姆
（b）电阻值为10欧姆
（c）电阻值为100欧姆
图2-4 负载变化输出电流的影响
由以上分析可以看出负载变化时电容降压电路的输出没有明显影响。且输出电流与降压电容值的关系满足式2-4。
输入电网电压波动对输出的影响是衡量驱动电源优劣的一个重要指标，下面将对输入电压在196V-264V变化时该电路的输出进行仿真分析，我们选择输入电压为196V、220、264V 来做仿真。仿真结果如下图2-5所示。
（a）输入电压AC196V
（b）输入电压AC220V
（c）输入电压AC264V
图2-5 输入电压波动对输出电流的影响
通过以上分析可以看出输出电流随输入电压的波动变化较大，由于LED是非线性器件，电压、电流的极小变化都会引起LED亮度的较大变化，可以看出输入电源波动对LED的性能有较大影响。
电容降压式LED驱动电路的优点是结构简单，体积小，成本低。经过以上分析可以看出这种电路存在明显不足。电容降压式LED驱动电路只是一种小电流电源电路，所能提供的电流值非常有限；电路在降压电容和电阻上损耗的功率较大，电路效率非常低；输出电流
会随电网电压波动变化较大，致使LED亮度不稳定。
3 输出功率为60W的LED驱动电路设计
3.1 驱动电路结构概述
驱动电路将频率为50Hz，220V的交流电通过整流电路，高频变压电路，输出稳压电路转换成为输出恒定的直流电流。下面就对驱动电路的总体结构进行介绍。其主体电路如下图3-1所示。
图3-1 电路结构
系统规格参数如下：
1）输出功率：P0=12V*5A=60W
2) 输入功率：P in=P0/η=60W/0.8=75W
3) 最低直流输入电压：V in(min)=90V*1.414=127V
4) 最高直流输入电压：V in(max)=264*1.414=373V
5) 最大输入电流：I in(max)=P in/V in(min)=75W/127V=0.59A
6) 最小输入电流：I in(min)=P in/V in(max)=75W/373V=0.20A
7) 峰值电流: I PK=5.5P0/V in(min)=5.5*60W/127V=2.60A
从交流电网输入到直流输出的全过程包括：
1.EMI滤波器，其作用是将电网产生的杂波过滤，同时也阻止本机产生的杂波反馈到电网对公共电网造成污染；
2.整流与滤波，将电网提供的交流电转换成较平滑的直流电；
3.逆变电路，将上一级得到的直流电变换成为高频交流电，这是该电路的核心部分；
4.输出整流与滤波，因为LED光源对于驱动电源的输出稳定性要求较高，该电路以提供稳定的直流输出；
5.该电路还包括PWM控制电路，从输出取样，分析比较，通过改变频率或占空比来控制逆变器达到输出稳定；
6.保护电路，包括过流，过压，欠压，过热保护，使电源在异常情况下，自动停止工作防止烧毁驱动电源及整灯。
3.2 输入EMI滤波器设计
所谓EMI（电磁干扰）是因电磁波造成设备，传输通道或系统性能降低的一种电磁现象[5]。
EMI电源滤波器是一个由电容和电感构成的低通滤波器。它允许直流和工频信号通过，对其他高频信号有很大的抑制作用。电源滤波器一般可以根据性能分为一般性能和高性能两
种。下图3-2中给出了EMI 电源滤波器的典型应用电路。(a)为一般性能，(b)为高性能。
（a ）一般性能电路 (b)高性能电路
3-2 电源滤波器典型应用电路
这里选用一般性能的电源滤波电路，其元件参数确定：
电感LF 的设计原则：
（1）磁芯材料的频率范围要宽，一般在1GHz 。
（2）磁芯磁导率高。
对于这两个条件很难同时满足，这里选用铁氧体材料磁芯，电感量L 取值为10mH 。 CX,CY 值得确定：
在实际设计中CX ，CY 的值很难准确计算，这里选用0.33uF/275V ,理论上GY 的值越大越好，但是它越大漏电流也越大，这里选用222/400V 。
EMI 滤波电路对于LED 节能灯驱动器非常重要，因为是非线性元件，对于极小的电流电压变化就会引起极大地亮度变化，所以因尽量控制电压电流的干扰。
3.3 输入整流滤波电路设计
输入整流滤波电容选择，很难计算出精确值，按照经验公式，对于 AC 90~264V 宽范围输入，按 2~3uF/Watt 输出功率选取，在本电路中选取120uF/400V 的电容。
输入整流桥的选择要求：
max 1.25R U U ≥? 3-1
上式中U R 为输入整流二极管的反向额定电压，这里计算得出当U max =373V 时，U R =466V ； 2D AVG I I ≥? 3-2
上式中I D 为整流桥的电流额定值，计算可得I D =1.18A 。
查阅整流二极管参数表，这里我们选用4只1N4007二极管构成一个桥式整流电路。输入整流滤波电路如下图3-3所示。
图3-3 输入整流滤波电路
3.4 高频变压器设计
高频变压器是开关电源的核心器件，是利用电磁感应原理将电能从一个回路传输到另一个电路的装置。只作用于交流电路中，在电路中起到隔离，变压，变阻，储能等作用。
3.4.1 变压器指标参数
输入电压：AC90V-264V ，50Hz
输出：DC12V ，额定电流5A
输出电压精度：+/-5%
效率：η=80%
工作频率：f s =50Hz
3.4.2 确定磁芯型号尺寸
磁芯选用PC44材料，其饱和磁通密度为B=5100G S ，最大工作磁密为B m =B/3。确定磁芯尺寸有两种方式，第一种是按制造商提供的图表，根据各种磁芯可传递能量来选择。第二种是计算方式来确定。可以按下式3-3来确定磁芯尺寸。
4410()2t P w e m s u
P A A A mm B f J K ?=?=???? 3-3 上式中，A P 为磁芯面积乘积，单位为mm 4；A e 为磁芯的截面积，单位为cm 2；A W 为磁芯的窗口面积，单位为cm 2；P t 为传递功率，P t =P out /η+P out ，单位为W ，η为变压器效率，一般可取80%；f s 为工作频率，单位为Hz ；B m 为磁芯最大工作磁密，单位为T ；J 为导线的电流密度，一般取4-8A/mm 2；K u 为窗口的铜填充系数，一般取K u 为0.2-0.5。计算可得：A p =0.66cm 4，查阅磁芯参数手册这里选用PQ2620型磁芯，其参数为，A p =0.66cm 4，A e =119.00mm 2，A w =60.40mm 2。
3.4.3 计算初级次级绕组匝数
计算一次电感量最小值L pri ：
max (min) =in pri pk s V D L I f
3-4 此处取D max 为0.5。由式3-4计算可得L pri =488μH 。
计算磁芯气隙L gap 值，公式如下：
8
2 0.410 pri pk gap e L I L A B π= 3-5
由3-5式计算可得：L gap =0.5mm 。
计算一次绕组匝数N 1：
1L =A pri L N
3-6 查表得：A L =617μH/N 2，由上式3-6计算可得：N 1=28.1，根据经验在这里取匝数为36匝。
计算二次主绕组最小匝数N 2：
1max 1max ()(1- ) (min)out D in N V V D N V D +=
3-7 此处整流二极管压降V D 为0.7V ，由上式3-7计算得：N 1=3.6，根据经验这里选定为6匝。
3.4.4 漆包线线径确定
由于变压器的工作频率为50Hz ，此条件下铜导线的穿透深度x=0.2956mm ，考虑到趋肤效应影响，一般选择导线直径应该小于2x 。当导线很长时（大于1m ），电流密度可以取 5A/mm 2。当导线较短且匝数较少时，6~10A/mm 2的电流密度也是可取的。应避免使用直径大于 1mm 的导线，防止产生严重的涡流损耗并使绕线更加容易。对于大电流输出，最好采用多股细线并绕的方式绕制，减小集肤效应的影响。
3.4.5 变压器示意图及配置参数
变压器示意图如下图3-4所示：
图3-4 变压器示意图
变压器配置参数如下表所示：
磁芯型号
绕组 绕线起点 绕线终点 线径 匝数
PQ26-20 W1 Pin3 Pin2 0.41*2 18 W2
Pin10,11,12 Pin7,8,9 0.51*4 6 W3
Pin6 Pin4 0.18*1 9 W4 Pin2 Pin1 0.41*2 18
3.5 PWM 控制电路设计
3.5.1 CR6850芯片简介
为了使LED 节能灯具有更高的可靠性，更优的性能，这里采用驱动芯片设计驱动电路。 首先应该选择适合的芯片，所选芯片因该体积小，性能稳定，输入电压范围宽，具有异常保护功能，转换效率高且成本低。综合考虑，这里选用了成都启达公司的CR6850芯片，这是一款绿色节能PWM 控制芯片，使用较少的外围元件，极低的成本可以完成反激式AC-DC
开关电源的设计。芯片主要技术参数如下；
（1）PWM&PFM&CRM (周期复位模式)控制；
（2）低启动电流 (约 8μA)、低工作电流 (约 2mA)；
（3）电流模式控制；
（4）欠压锁定(UVLO)；
（5）内置同步斜坡补偿；
（6）PWM 频率外部可调；
（7）轻载工作无音频噪音；
（8）内置前沿消隐；
（9）在输入90V~264V 的宽电压下可实现恒定最大输出功率；
（10）周期电流限制；
（11）GATE 引脚驱动输出高电平钳位 16.8V ；
（12）VDD 引脚过压保护25.5V ；
（13）SOT-23-6L，SOP8 ，DIP-8 无铅封装；
其不同封装方式的管脚信息如下图3-5所示：
图3-5 CR6850封装形式CR6850内部结构如下图3-6所示：
图3-6 CR6850内部结构框图CR6850的典型电路如下图3-7所示：
图3-7 典型电路3.5.2 CR6850启动模式及启动时间
CR6850C 具有如下两种启动方式：
1) 整流滤波前启动的方式, 其启动电路见图3-8 所示；
2) 整流滤波后启动的方式，其启动电路见图3-9 所示；
图 3-8 整流前启动 图 3-9整流滤波后启动
上面两种启动方式当电源上电开机时通过启动电阻R IN 给V DD 端的电容C 充电,直到V DD 端口电压达到芯片的启动电压V TH(ON)（典型值15.3V ）时芯片才被激活并且驱动整个电源系统正常工作。在图 3-8中系统的最大启动延迟时间满足3-8式：
___ln 1DD ON D ON IN DC DD ST IN V T R C V I R ??=-??- ? ?-???
3-8 其中：I DD_ST 为CR6850的启动电流；T D_ON 为系统的启动延迟时间；R IN 为R1与R2电阻值之和。
由于芯片具有低启动电流的特性并且考虑到空载的系统损耗，R IN 可以取得较大，具体值可在 1.5MΩ~3MΩ 范围内选取,C 1推荐选用10μF/50V 。如果发生保护，输出关断，导致辅助绕组掉电，V DD 端电压开始下降，当V DD 端电压低于芯片的关闭电压V DD_OFF （典型值 10.2V
）时，控制电路关断，芯片消耗电流变小，进入再次启动。
图 3-10 典型启动电路
如果需要系统具有更快的启动时间且在系统成本允许的情况下，可参考图3-11电路中C 1可以取得较小(但需要考虑系统的稳定性)，R IN 的取值可以取得较大，这样既可缩短系统
的启动时间同时也可降低系统空载时的待机功耗。
图3-11 快速启动电路
3.5.3 相应工作模式和定义电流波形参数 K P
a) 连续模式电流波形，K P ≤1
b)非连续模式电流波形，K P ≥1
图 3-12 电流波形与工作模式
当 K P ≤1，连续模式，如图 3-12a ：
P R P I I K =
3-9 其中：I R 为初级绕组脉动电流，I P 为初级峰值电流。
当K P ≥1，非连续模式，如图3-12b ：
()t T
D K P ?-=1 3-10
在连续模式设计中，宽电压输入时，设定K P =0.4；230V 单相电压或者115V 倍压整流
输入时，设定K P =0.6。在非连续模式设计中，设定K P =1。
反射电压U OR 设定在 60V~80V 。使得 CCM 模式下，最大占空比（D max ）不超过 0.5，避免发生次谐波振荡。
连续模式时计算 D max ：
()OR DS OR U U U U D +-=
min max
3-11 非连续模式时计算 D max ： ()OR DS P OR U U U K U D +-?=min max
3-12 其中，设定 CR6850外接功率 MOSFET 漏极和源极U DS =10V 。
3.5.4启动电阻R in 上最大损耗
启动电阻R in 上最大损耗的计算公式如下：
()2
2,max ,max ,max IN DC DD DC R M IN IN V V V P R R -=≈ 3-13
3-13式中，V DC,max 是最大输入整流后电压。
对于一个通用输入（AC90V~264），V DC,max =374V ，由上式可得：
mW P IN R 93105.137462max ,≈?=
3.5.5正常工作频率
CR6850允许根据系统的使用环境需要自行调整系统的工作频率,其 PWM 频率为：50K －100K ；CR6850的典型工作频率为 67kHz ，其应用电路如图3-11，RI 的取值决定了系统的工作频率，工作频率的设定可由以下公式计算出来。 6700()(Ohm)
OSC F kHz RI k = 3-14
图 3-11 频率设置电路
虽然 CR6850推荐系统 PWM 的工作频率范围可为 50k~100kHz ，但是芯片系统性能优化主要是被设计在 50KHz~67KHz 的应用范围，在 PCB layout 时应尽可能使 RI 的接地端靠近芯片的 GND 端，以便减少干扰。
3.5.6 FB 脚输入端
CR6850的FB
端口各电压阈值相对应的系统工作状态可通过下图表示。
图 3-12 FB 端电压对应系统工作状态
0.9V~1.4V 为系统在空载或轻载时工作在 CRM 工作模式下的 FB 端电压；1.2V~4.7V 为系统在常态工作模式下的 FB 端电压；4.7V 为系统开环状态时FB 端电压，FB 端的短路电流典型值为2.2mA 。
CR6850采用传统的电流模式结构设计，其关断时间根据峰值电流调整，通过与主开关管 MOSFET 源极相连接的电流反馈电阻转化成电压反馈到 CR6850的 SENSE 端来实现控制。在正常工作时，这个峰值电流与 FB 具有如下关系式：
0.91.67FB PK S
V I R -=? 3-15 V FB 为FB 端的电压；R s 为与主开关管MOSFET 源极相连接的电流反馈电阻阻值。
3.5.7 异常保护功能
1）逐周期电流限制
在每个周期，峰值电流检测电压由比较器的比较点决定。该电流检测电压不会超过峰值电流限制电压。保证初级峰值电流不会超过设定电流值。当电流检测电压达到峰值电流限制电压时，输出功率不会增大,从而限制了最大输出功率。
2）过压保护
当U DD 电压超过OVP 保护点时，说明负载上发生了过压，首先关闭输出GATE ，同时内部泄流电路开启。该状态一直保持，直到U DD 端口电压降到U DD_OFF 后进入再次启动序列。发生过压保护后，如果U DD 端口电压超过箝位电压阀值（典型 25.5V ）时，内部箝位电路将U DD 电压箝位在 25.5V ，以保护 CR6850不被损坏，U DD 钳位电路能承受的电流大约为10mA ，如果系统由于其他原因导致U DD 钳位电路动作后U DD 端电压仍然持续上升且超过芯片的耐受能力，那么芯片就可能会被烧毁。
3）过功率保护(OLP)：
芯片 SENSE 端通过监控系统初级流过主开关管的电流信号活动，芯片能检测到系统过流或过功率的状况。当系统输出发生过功率现象时，如果SENSE 端的电压U TH_OC 超过0.75V(典型值)时，Gate 端输出脉宽将会被限制输出，这时系统处于恒功率输出状态P out =U out ×I out ，即如果增加输出负载电流，那么系统输出电压相应会下降，芯片将使系统进入过功率保护(OLP)状态，Gate 会立即关闭输出，芯片U DD 上的端口电压也随之被拉低，然后芯片重新启动，当故障依然存在时系统将重复上述现象（即打咯现象）。当系统进入过功率保护状态时，系统损耗的平均功率非常低。
4) 欠压保护(UVLO)：
CR6850C 都内置有欠压保护电路(UVLO)，当U DD 端电压小于10.2(V max )时(考虑温度的影响建议设计参考值为 11.5V)，芯片就会进入欠压保护状态，这时 Gate 停止输出PWM 。设计中需要检查交流输入全电压范围内，当输出负载瞬间由满载转为空载时芯片的Vdd 端电压是否受影响而误触发UVLO,即U DD 端电压瞬时低于10.2V(考虑温度的影响建议设计参考值为11.5V)否则这样很容易造成空载输出电压会不稳跳动的现象。
3.5.8 PWM 控制电路原理图
电路原理图如下图3-13所示：
图 3-13 PWM 控制电路原理图
3.6 反馈电路设计
CR6850系列产品采用电流模式控制，反馈环路只需采用一个单极点和单零点补偿电路即可实现。反馈电路如下图3-14.
大功率LED 的驱动电路设计（PT4115应用） 摘要：LED （light emitting diode ）即发光二极管，是一种用途非常广泛的固体发光光源，一种可以将电能转化为光能的电子器件。由于LED 具有节能、环保、使用寿命非常长，LED 元件的体积非常小，LED 的发出的光线能量集中度很高，LED 的发光指向性非常强，LED 使用低压直流电即可驱动，显色性高（不会对人的眼睛造成伤害）等优点，LED 被广泛应用在背光源、照明、电子设备、显示屏、汽车等五大领域。而且随着LED 研发技术的不断突破，高亮度、超高亮度、大功率的LED 相继问世，特别是白光LED 的发光效率已经超过了常用的白炽灯，正朝着常照明应用的方向发展，大有取代传统的白炽灯甚至节能灯的趋势。 本论文主要介绍采用恒流驱动方式实现驱动电路，并且提出一种基于恒流驱动芯片PT4115的高效率的大功率LED 恒流驱动解决方案。该种驱动电路简单、高效、成本低，适合当今太阳能产品的市场化发展。。 关键词：大功率LED ；驱动电路；恒流驱动芯片PT4115 一、LED 主要性能指标： 1）LED 的颜色：目前LED 的颜色主要有红色,绿色,蓝色,青色,黄色,白色,暖白,琥珀色等其它的颜色； 2）LED 的电流：一般小功率的LED 的正向极限电流多在20mA 。但大功率LED 的功率至少在1W 以上，目前比较常见的有1W 、3W 、5W 、8W 和10W 。1W LED 的额定电流为350mA,3W LED 的750mA 。 3）LED 的正向电压：LED 的正极接电源正极,负极接电源负极。一般1W 的大功率LED 的正向电压为3.5V~3.8V 。 4）LED 的反向电压：所允许加的最大反向电压。超过此值，发光二极管可能被击穿损坏 LED 发光强度：光源在给定方向的单位立体角中发射的光通量定义为光源在该方向的(发)光强(度)，单位为坎德拉（cd ）。 5）LED 光通量：光源在单位时间内发射出的光量称为光源的发光通量。单位为流明(lm)。如1W 大功率LED 的光通量一般为60~80LM 。 6）LED 光照度：1流明的光通量均匀分布在1平方米表面上所产生的光照度.，单位为勒克斯(lx)。 7）LED 显色性：光源对物体本身颜色呈现的程度称为显色性，也就是颜色逼真的程度。 8）LED 的使用寿命：LED 一般可以使用50,000小时以上。 9）LED 发光角度：二极管发光角度也就是其光线散射角度，主要靠二极管生产时加散射剂来控制。 二、大功率LED 的驱动方式： LED 驱动简单的来讲就是给LED 提供正常工作条件(包括电压,电流等条件)的一种电路,也是LED 能工作必不可少的条件,好的驱动电路还能随时保护LED ，避免LED 被损坏。 LED 驱动通常分为以下三种方式： (1) 镇流电阻驱动：就是简单的的在LED 变LED 的驱动电流.。 LED 的工作电流为： R U U I L -= 所以I 与镇流电阻R 成反比；当电源电压U 时，R 能限制I 的过量增长，使I 不超出LED
内容摘要 随着半导体材料及工艺技术的进步，生产量的增加， LED节能灯的性能会进一步地提高，价格也会不断地下降，它将逐步地进入千家万户，给您带来节电、明亮度新的光源。LED日光灯节电达80%以上，几乎是免维，不存在要经常更换灯管、镇流器、启辉器的问题，约半年下来节省的费用就可以换回成本。绿色环保型的半导体电光源，光线柔和，光谱纯，有利于工人的视力保护及身体健康，6000K的冷光源给人视觉上清凉的感觉，有助于集中精神，提高效率。由普通的白炽灯灯具到节能灯具，对其产生的节能效果、经济投入和经济收益、减排低碳等情况进行较为全面的测算分析，结果表明，综合效应较为显著。 摘要应写出来你论文的整个思路，起码说明文章主要研究的对象，有什么现实意义~ 例如基于你了解的led光源的各种优点本文主要研究了一种太阳能风光互补LED路灯基本设计方案，本方案如何实现，实现应用后预期效果如何，收益如何 关键词：节能灯具、节能效果、LED、光源
目录 第一章节能灯 (2) 1.1节能灯的概述 (2) 1.2节能灯分类 (3) 1.3 节能灯的工作原理 (3) 1.4 节能灯的电路 (4) 1.5 节能灯系列 (5) 1.6 节能灯支架系列 (5) 1.7 吸顶灯系列 (6) 1.8 LED节能灯带6种常用规格术语解释 (7) 第二章电子节能灯 (9) 2.1电子节能灯 (9) 2.2电子节能灯的维修 (9) 第三章太阳能风光互补LED路灯基本设计方案 (12) 3.1风光互补LED路灯设计案例分析 (12) 3.1.1设计依据 (12) 3.1.2工程设计方案 (12) 3.1.3 控制说明 (18) 3.1.4 设计说明 (18) 3.2 国家政府政策支持 (18) 3.3 项目效益分析 (19) 3.3.1社会效益分析 (19) 3.3.2环保效益 (20) 3.3.3 LED路灯环保分析 (20) 附件 (21) 致谢 (22)
自动化学院 电子基础课程设计任务书 系班学生： 课题名称：LED驱动电路的设计与制作 课题要求：一、1、工作电源：交流220伏 2、LED功率为3W 二、完成原理图、PCB图设计 三、完成安装及调试。 四、写出设计报告。 课题内容： 第一周：查找相关资料；方案设计。 第一周：设计原理图、PCB图。 第二周：完成安装及调试。撰写报告 主要参考资料： [1].王庆主编. Protel99SE & DXP 电路设计教程. 电子工业出版, 2006.6 [2].康华光等. 电子技术基础（模拟部分第五版）.高等教育出版社, 1999.6 [3].康华光等. 电子技术基础（数字部分第五版）.高等教育出版社, 1999.6 时间：2009年1月5日
自动化学院 电子基础课程设计评分标准 平时表现评分：（20%） 优秀：（90-100） 遵守纪律，尊敬老师，爱护设备，工作量饱满，动手能力强，无缺勤,很好按课题进度进行。 良好：（80-89） 遵守纪律，爱护设备，工作量饱满，动手能力较强，考勤情况良好，较好按课题进度进行。 中等：（70-79） 遵守纪律，爱护设备一般，工作量一般，动手能力一般，偶尔缺勤，基本按课题进度进行。 及格：（60-69） 遵守纪律一般，人为因素损坏设备，工作量一般，动手能力差，偶尔缺勤，能按课题进度进行。 不及格：（59以下） 不遵守纪律，人为因素损坏设备，有技术安全事故，工作量不饱满，动手能力很差，经常迟到，早退，缺勤。 课题完成情况评分：（50%） 优秀：（90-100） 全部完成任务书要求，完成质量优良、结果正确，所完成的设计有一定的独立见解。 良好：（80-89） 全部完成任务书要求，完成情况良好，所完成的设计正确，解决了一些实际问题，结果正确。 中等：（70-79） 基本完成任务书要求，完成质量尚好，所完成的设计基本正确，但存在一些不足。 及格：（60-69） 基本完成任务书要求，完成质量尚好，所完成的设计基本正确，但有小错误。 不及格：（59以下） 未完成任务书要求，所作的设计有严重错误，基本概念不清。 电子基础课程设计报告质量评分（30%） 1、文献资料收集、整理、分析；对课题研究意义的阐述；文字精练、流畅、绘图整洁、符合标准规范、字体工整； 2、基本概念、基本理论及专业知识掌握扎实，运用灵活；设计思路、设计内容、计算方法及结果、计算机运用正确无误； 3、试验数据的获取（软件调试方法及过程）试验过程（调试过程）的正确性； 4、电子基础课程设计的结论，存在的问题，研究结果的创新性；
电子系统综合创新设计综合报告题目：节能灯设计 课程：电子系统综合创新设计 学号： 姓名： 学院：电子与电气工程学院 专业：电子信息工程 班级 学期：2015 ~2016 学年第一学期
摘要 常言道“眼睛是心灵的窗户。”我认为灯则是指引心灵的方向标。在生活中，我们无时不在地使用着灯，诸如台灯、路灯、日光灯、探照灯、彩灯等等，但不管是什么样式的灯，它们的作用都是一致的——照明。因此，设计一个既实用又方便的照明灯则是我们人类共同的愿望。而生活中我们用的最为平常的灯则是楼道里的照明灯，住过居民楼的人都应该知道，楼道很窄，晚上行走很不方便，如果让楼道的照明灯一直亮着，则难免会浪费国家资源，因此设计一种既不浪费国家电力又很方便实用的照明灯系统是很有实用价值意义的一件事。 在学校、机关、厂矿企业等单位的公共场所以及居民区的公共楼道，长明灯现象十分普遍，这造成了能源的极大浪费。另外，由于频繁开关或者人为因素，墙壁开关的损坏率很高，增大了维修量、浪费了资金。同时，为了加强我们对模拟电子技术，数字电子技术，电子工艺的理解和巩固，我花了一个月的时间进行毕业设计，而我设计的课题是声光控制节能灯的设计，我设计了一种电路新颖、安全节电、结构简单、安装方便、使用寿命长的声光双控白炽灯节能照明灯。 本论文主要阐述了多种声光控路灯控制器的组成、性能，适用范围及工作原理，给出各电路原理图及元件参数选择，节电效果十分明显，同时也大大减少了
维修量、节约了资金，使用效果良好。白天光照好，不管过路者发出多大声音，都不会是灯泡发亮。夜晚光暗，电路的拾音器只要检测到有碎发声响，就会自动亮为行人照明，过数十秒后又自动熄灭，节能节电。 关键词：与非门放大；光敏二极管；可控开关；延迟电路。 Abstract As "the eyes are the Windows of the soul." I think lamp is the direction of mind. Guide In life, we use the ever-present lamp, table lamp, street lamp, fluorescent lamp, such as, lights, searchlights, but no matter what style, the lamp, they are consistent, lighting. Therefore, the design of a practical and convenient floodlight is our human common wishes. But life we use the most ordinary lamp is haunting floodlight, lived everyone should know 52-storey block, the corridor is very narrow, the evening walk very inconvenient, if corridor lights have floodlight, unavoidably will waste the country's resources, design a kind of state power and not waste is very convenient and practical lighting system is very practical significance of a thing.
郑州交通职业学院 毕业论文（设计） 论文（设计）题目：热释电红外节能灯电路设计 所属系别信息工程系 专业班级电子信息工程技术1班 姓名姚再峰 学号 200908060830140 指导教师赵瑞芹 撰写日期 2012 年 02 月
摘要 在生活中，我们无时不在使用着灯，诸如台灯、路灯、日光灯、探照灯、彩灯等等，但不管是什么样式的灯，它们的作用都是一样的—照明。因此，设计一个即实用又方便的照明灯则是我们人类共同的愿望。而生活中我们用的最平常的灯则是楼道里的照明灯，过居民楼的人都应该知道，楼道很窄，晚上行走很不方便，如果让楼道里的灯一直亮着，则难免会浪费国家资源，因此设计一种既不浪费国家电力又很方便实用的照明灯系统是很有实用价值意义的一件事。 随着科学技术的发展，节能灯已成为千家万户必需的生活用品，而智能化的热释红外节能灯也起到了举足轻重的作用，现实生活中人们经常由于忘记关灯而造成巨大的能源浪费，当夜晚来临时，人们又摸黑去开灯，非常不方便。在这里我们设计了热释红外节能灯解决了这一问题。它以人体红外辐射（波长为9.5um）传感为控制电路，当夜间或外界光强较弱且有人走近时能自动开灯，当无人或人离开时则自动关灯。自动感应开灯，成本低，方便生活；达到节约能源的目的。设计制作了一种热释电红外节能灯，主要是以BISS0001和单片机组成的红外传感控制电路。其特点是在有人时且外界光强较弱时能自动开灯，无人时关灯，节约能源。 关键词：照明灯；节能；自动感应；热释电红外；BISS0001
Abstract In life, our nothing is not using light now and then , the desk lamp , road lamp , daylight lamp , searchlight , illumination wait a minute such as , illuminates but disregarding what the form light , their effect being all is the same. Desire therefore, designing that one is a pragmatic convenient headlamp is to be that our human being is common. That life is hit by the most common light that we use is to be headlamp inside the corridor but , fault resident building people all ought to know the corridor is very narrow, go on foot in the evening not going to the lavatory very much, being that the pragmatic headlamp being hard to avoid wasting country resource , designing that one kind both not wasting Enel and go to the lavatory very much therefore is systematic is to a matter having practical value significance very much if making light inside the corridor always bright. With the development of science and technology, energy-saving lamp has become a necessary articles for daily use of thousands, and intelligent infrared heat release energy-saving lamps also has played a pivotal role, real life people often due to forget to turn off the lights and cause huge energy is wasted when night comes, they took to turn on the light, very not easy. Here we design the heat release infrared energy saving lamps solving the problem. It with human body infrared radiation (wavelength for 9.5 um) sensor for the control circuit, that night or external light intensity and someone weaker near can automatically open lamp, when no one or man left will automatically turn off the lights. Automatic induction lights, low cost, convenient life; To achieve the purpose of saving energy. Design a kind of pyroelectric infrared energy saving lamps, mainly is composed of single chip microcomputer BISS0001 and infrared sensor control circuit. Its characteristic is in when someone outside light and strong weaker can automatically open lamp, no person to turn off the lights and save energy.
小型LCD背光的LED驱动电路设计 过去几年来，小型彩色LCD 显示屏已经被集成到范围越来越宽广的 产品之中。彩色显示屏曾被视为手机的豪华配置，但如今，即便在入门级手机 中，彩屏已成为一项标配。幸好，手机产业的经济规模性(全球手机年出货量接 近10 亿部)降低了LCD 彩色显示屏的成本，并使它们集成在无论是便携医疗设备、通用娱乐遥控器、数字相框/彩色LCD 显示屏需要白色背光，以便用户在 任何光照环境下都能正常地观看。这个背光子系统包括1 个高亮度白光发光二 极管(LED)阵列、1 个扩散器(diffuser)以扩散光线和1 个背光驱动器将可用电能 稳压为恒定电流以驱动LED.一块1 到1.5 英寸的显示屏可能包含2 到4 个LED,而一块3.5 英寸显示屏则可能轻易地就包含6 到10 个LED.对于LED 而言，其光 输出与电流成正比，而且由于LED 具有非常陡峭的电流-电压(I-V)曲线，流过LED 的电流紧密匹配是非常重要，这样才能确保均衡背光，因为LED 通常分 布在LCD 显示屏的一边。此外，也需要软件控制让用户调节亮度，以及针对 周围光照环境作出补偿。根据流经LED 电流的不同，LED 的色点(color point) 可能会漂移。因此，将LED 电流设定为固定值并对LED 进行脉宽调制以降低 平均光输出就很普遍。要在手持产品设计中集成小型彩色LCD 显示屏并进而 实现成本、性能和电池寿命的恰当平衡，存在着一系列需要考虑的因素。 电池供电产品需要优化的LED 驱动电路架构，这些架构要处理并存的 多项挑战，如空间受限、需要高能效，以及电池电压变化-既可能比LED 的正 向电压高，也可能低。常用的拓扑结构有两种，分别是LED 采用并联配置的 电荷泵架构/恒流源架构和LED 采用串联配置的电感升压型架构。这两种方案 都有需要考虑的折衷因素，如升压架构能够确保所有LED 所流经的电流大小 相同但需要采用电感进行能量转换，而电荷泵架构使用小型电容进行能量转换，
摘要 节能灯又叫紧凑型荧光灯（国外简称CFL灯），是1978年由菲利普公司首先发明的，由于它具有光效高（是普通灯泡的5倍），节能效果明显，寿命长（是普通灯泡的8倍），体积小，使用方便等优点，受到各国人民和国家的重视和欢迎，我国于1982年，首先在复旦大学电光源研究所成功研制SL型紧凑型荧光灯，二十年来，产量迅速增长，质量稳步提高，国家已经把它作为国家重点发展的节能产品（绿色照明产品）作为推广和使用。在设计节能灯时，电子镇流器设计的好坏直接影响到节能的寿命，EMC特性等。 关键字；紧凑型荧光灯，电子镇流器，节能，EMC特性
Abstract Energy-saving lamps known as compact fluorescent lamps (CFL abroad as HEC)，in 1978 by Philips of the first invention，because it has a high-efficiency (ordinary light bulb is five times)，energy-saving effect of significant，long life (is Eight times the ordinary light bulb)，small size，easy to use the advantages of the peoples and countries by the attention and welcome China in 1982，the first light source at Fudan University，the Institute successfully developed SL-type compact fluorescent lamps，to 20 years ，The rapid growth of output，quality improved steadily，the state has put it as a national focus on the development of energy-saving products (green lighting products) as the promotion and use. In the design of energy-saving lamps，electronic ballasts designed to have a direct impact on the life energy，EMC and other characteristics. Keywords；Compact，fluorescent，lamps，electronic，ballasts，energy-saving，EMC characteristics
LED节能灯的工作原理及设计探究2014-02-23 10:02:31 来源:甘肃西北民族大学电气工程学院 目前，由于我国各地域人口分布不均匀造成节能减排的宣传工作不够深刻和全面，进而能源的浪费现象普遍存在，据统计我国每年能源浪费量足以维持我国1/3以上的工业部门运行一年。若能能减少这一部分能源的浪费，并输送给西部将能缓解能源的突出问题。我国人口众多，在照明上浪费的电能占浪费能源的绝大多数的比重。所以解决能源浪费的切入点从照明上入手能取得较大的成效。 1、各灯具发光原理 1.1白炽灯的发光原理 白炽灯是由发光用的金属钨丝与电源相接，同时为了防止钨丝被空气氧化而用玻璃器具将其隔离形成灯泡，在灯泡内部一般将空气抽出形成真空或者在其内部充入惰性气体。白炽灯的工作原理是将电能转换成光能同时伴随着热能的释放，工作过程是电能通过导线传输到灯泡内部的钨丝上，电能被转换成热能，将钨丝加热到非常高的温度。在这个过程中由于温度比较高就会激发钨丝元素原子的核外电子，使得这些电子变得更加活跃向较高能量的外层跃迁，当电子再次向内层电子移动时能量就会被释放，释放的形式主要是以光电子的形式释放即光的形成。 1.2日光灯的发光原理 日光灯管实际上就是一根玻璃灯管，在灯光两端安装上灯丝，同时在内壁涂有一层均匀的荧光粉，日光灯管内充入少量的惰性气体和水银蒸汽，灯光两端装有由钨丝制作而成的灯丝，灯丝表面涂有容易激发电子的氧化物。当钨丝上有电流流过时，灯丝受热就会在灯管内发射电子，随着温度的上升，水银就会汽化蒸发。在这个过程中，只要在灯管两端加上合适的电压，日光灯管内的惰性气体就会出现电离的情况，进而管内的惰性气体就有放电情况过渡到水银蒸汽放电的过程。在这个过
电子技术基础课程设计说明书题目：8x8 LED点阵驱动电路设计 学生姓名：王涉华 学号： 201306050122 院（系）：理学院 专业：电子科学与技术 指导教师：戴庆瑜 2015 年 12 月 28日
目录 1 选题背景 (1) 1.1 基本设计任务 (1) 1.2 发挥设计任务 (1) 1.3 设计原理 (1) 1.4 方案论证 (1) 2 电路设计 (2) 2.1 电路设计框图 (2) 2.2 工作原理 (3) 3 各主要电路及部件工作原理 (3) 3.1 555多谐振荡电路 (3) 3.2 74HC161引脚图及工作原理 (5) 3.3 74HC138引脚图及工作原理 (6) 3.4 74HC573引脚图及工作原理 (7) 3.5 AT28C16引脚图及相关参数 (7) 3.6 上电复位及开关手动复位电路设计 (8) 3.7 8x8共阴点阵 (9) 3.8 74HC04引脚图及功能 (10) 4 原理总图 (12) 5 元件清单 (13) 6 调试过程及测试数据（采用分模块调试） (13) 6.1 通电前检查 (13) 6.2 复位电路及手动开关复位电路的调试 (13) 6.3 NE55的调试 (14) 6.4 AT28C16的调试 (14) 6.5 结果观察调试 (15) 7 电路实物 (15) 7.1 整体实物电路展示 (15) 7.2 电路功能部分展示 (16) 8 小结 (19) 9 设计体会及改进意见 (19) 9.1 设计体会 (19) 9.2 设计不足 (19) 9.3 设计改进意见 (19) 参考文献 (20)
1 选题背景 LED 点阵显示是利用发光二极管点阵模块或像素单元组成的平面式显示方式。目前，由于成本及实用性的优势，以LED半导体发光器件为显示介质的大型显示屏在公共场合的广告宣传、通告发布等方面已得到广泛的应用，其驱动方式也随着技术的逐渐成熟而变得丰富多样，且各具特色。一个大型LED显示屏由上万个甚至更多的LED单元构成，而如何控制这些单一的单元按照我们的预期呈现显示内容,即LED的单元驱动电路的设计便显得尤为重要。如何设计一个既能满足显示要求又能尽量节省成本的LED驱动电路呢？在这里，我以8x8点阵为例进行研究。 1.1 基本设计任务 (1)能够显示0~9、a~z或A~Z，显示字符数量不少于8个； (2)能手动或自动循环显示字符。 1.2 发挥设计任务 可实现显示内容的左右移动。 1.3 设计原理 通过控制555单稳态触发器输入脉冲频率信号，再通过计数器作为存储器的输入，以存储器和译码器作为高低电平的输入，进而控制加在点阵 LED灯两端的电压，这样就可以实现LED的亮灭控制。 1.4 方案论证 方案一：以74HC161和74HC138构成顺序脉冲发生器，输出作为共阴8x8点阵的横向驱动，纵向驱动由三态门74HC244控制存储器AT28C16的输出来进行调节，三态门控制存储器的八位输出只有一位有效，其它处于高阻状态，依次循环。用两组8输出计数器74HC161作为AT28C16的地址输入，其中一组为另一组置位，每次可点亮一个灯，需要八分之一个字节，只需设置64个灯的总的点亮时间小于人眼的分辨时间（大概为0.02s），利用人眼
为了让广大的电子爱好者和电子DIY发烧友能够自己制作简易的LED节能灯,现博主特意为广大的朋友奉献一款LED节能灯的制作资料和LED灯的简易制作过程包含LED节能灯制作电路图,以下是38LED灯的制作电路图: 图1 图1是一款LED灯杯的实用电路图,该灯使用220V电源供电,220V交流电经C1降压电容降压后经全桥整流再通过C2滤波后经限流电阻R3给串联的38颗LED提供恒流电源.LED的额定电流为20mA,但是我们在制作节能灯的时候要考虑很多方面的因素对LED的影响,包括光衰和发热的问题,我们在做这种灯的时候因为LED的安装密度比较高,热量不容易散出,LED的温度对光衰和寿命影响很大,如果散热不好很容易产生光衰,因为LED的特性是温度升高电流就会增大,所以一般在做大功率照明时散热的问题是最重要的,将影响到LED的稳定性,小功率一般都采取自散热方式,所以在电路设计时电流不宜过大.图中R1是保护电阻,R2是电容C1的卸放电阻,R3是限流电阻防止电压升高和温度升高LED 的电流增大,C2是滤波电容,实际在LED电路中可以不用滤波电路,C2是用来防止开灯时的冲击电流对LED的损害,开灯的瞬间因为C1的存在会有一个很大的充电电流,该电流流过LED将会对LED产生损伤,有了C2的介入,开灯的充电电流完全被C2吸收起到了开灯防冲击保护.该电路是小功率灯杯最实用的电路,占用体积小可以方便的装在空间较小的灯杯里,现在被灯杯产品广泛的采用.优点:恒流源,电源功耗小,体积小,经济实用.但是在设计时降压电容要采用耐压在400V以上的涤纶电容或CBB电容,滤波电容要用耐压250v以上.此电路适合驱动20-40只20mA的LED. 图2是电路板图PCB
LED可调驱动电源课程设计 院系： 年级专业： 姓名： 指导教师： 学号： 日期： LED驱动电源课程设计
一、设计规格 1、设计一个恒流LED驱动电路，电流值为350mA 2、设计一个调光电路，PWM波的占空比由20%~80%可调 3、整个驱动电路有9V供电 4、LED电压4-8V 5、电路效率90% 二、设计过程 1、画原理图
2、原理描述 A、555芯片构成的PWM脉宽调制电路 PWM称之为脉冲宽度调制信号，利用脉冲的宽度来调整亮度，也可用来控制DC马达。 PWM脉冲宽度调制信号的基本频率至少约400HZ-10KHZ，当调整LED的明或暗时，这个基本的频率不可变动，而是改变这个频率上方波的宽度，宽度越宽则越亮、宽度越窄则越暗。 PWM是控制LED的点亮时间，而不是改变输出的电压来控制亮度。 以下为PWM工作原理: Reset接脚被连接到+V，因此它对电路没有作用。当电路通电时，Pin 2 (触发点)接脚是低电位，因为电容器C2开始放电。这开始振荡器的周期，造成第3接脚到高电位。当第3接脚到高电位时，电容器C2开始通过R1和对二极管D2充电。当在C2的电压到达+V
的2/3时启动接脚6，造成输出接脚(Pin3)跟放电接脚(Pin7)成低电位。 当第3接脚到低电位，电容器C2起动通过R1和D1的放电。当在C2的电压下跌到+V的1/3以下，输出接脚(Pin3)和放电接脚(Pin7)接脚到高电位并使电路周期重复。 Pin 5并没有被外在电压作输入使用，因此它与0.01uF电容器相接。 电容器C2通过R1及二极管，二极管一边为放电一边为充电。充电和放电电阻总和是相同的，因此输出信号的周期是恒定的。工作区间仅随R1做变化。 PWM信号的整体频率在这电路上取决于R1和C2的数值。公式：频率(Hz)= 1.44/(R1 * C2) B、HV9910B构成的恒流驱动电路 HV9910B是PWM高效率LED驱动IC。它允许电压从8VDC一直到450VDC而对HBLED有效控制。HV9910B通过一个可升至300KHz的频率来控制外部的MOSFET，该频率可用一个电阻调整。LED串是受到恒定电流的控制而不是电压，如此可提供持续稳定的光输出和提高可靠度。输出电流调整范围可从MA级到 1.0A。HV9910B使用了一种高压隔离连接工艺，可经受高达450V的浪涌输入电压的冲击。对一个LED串的输出电流能被编程设定在0和他的最大值之间的任何值，它由输入到HV9910B的线性调光器的外部控制电压所控制。 调光： 有两种方式可实现调光，取决于不同的应用，可以单独调节也可
河南机电高等专科学校 电子技术课程设计报告 设计课题:楼道节能灯课程设计 一、设计题目
楼道节能灯课程设计 二、设计任务 1）了解系统的工作原理。 2）掌握普通晶闸管的工作原理和应用。 3）通过课程设计培养学生自学能力和分析问题、解决问题的能力。 4）通过设计使学生具有一定的计算能力、制图能力以及查阅手册、使用国家技术标准的能力和一定的文字表达能力。 三、设计计划 第一天查找资料 第二天分析电路图设计 第三天利用元件构成实物 第四天完成课题报告 四、设计要求 1）复习课本，收集查阅资料，选定设计方案； 2）主电路、保护电路选择与计算； 3）触发电路选择与计算； 4）绘制电气框图（3号图一张），电气原理图（2号图一张）； 5）对主要元器件进行计算选择，列写元器件的规格及明细表； 6）设计总结及改进意见 摘要 光控灯和声光控灯是居家照明的重要组成部分（如楼道、卫生间、小巷等），它们的出现使我们的生活方便许多，既可避免摸黑找开关造成的摔伤碰伤，又可杜绝楼道灯有人开、没人关浪费能源的现象。 介绍了用三极管和与非门芯片实现光控灯和声控灯的原理，重点介绍了二者的实现方法和具体细节，及制作过程中遇到的问题和相应的解决方案。 关键词：光控灯、声控灯、光敏电阻、麦克风、导通、截至、 引言
声光控集声控、光控、延时自动控制技术为一体,内置声音感应元件,光效感应元件, 白天光线较强时，受光控自锁，有声响也不通电开灯；当傍晚环境光线变暗后，开关自动 进入待机状态，遇有说话声、脚步声等声响时，会立即通电,亮灯，延时半分钟后自动断 电；能延长灯泡寿命6倍以上，节电率达90％。 二者都为人们的日常生活提供诸多方便。 本文的主要内容包括： 通过模拟电子技术的学习，提出了一种基于晶体三极管工作状态的系统设计方法，结 合光敏电阻的随着外部环境的阻值改变的特性，给出光控灯的设计方案，在此基础上结合 数字电子技术的优点，引入拾音器将声控功能加如其中，同时实现声控和光控，以下给出 了二者详细的设计过程，包括软件设计、软件仿真，以及测试和实验结果。 第一章概论 1.1课题研究的目的 随着社会不断进步，科技发展，声光双控节电灯逐步走进社会各个公共角落，声光双控节电灯不仅适用于住宅区的楼道，而且也适用于工厂、办公楼、教学楼等公共场所，它具有体积小、外形美观、制作容易、工作可靠等优点，适合于各种楼房走廊的照明设备。用声光控延时开关代替住宅小区的楼道上的开关，在天黑以后，当有人走过楼梯通道，发出脚步声或其它声音时，楼道灯会自动点亮，提供照明，当人们进入家门或走出公寓，楼道灯延时几分钟后会自动熄灭。在白天，即使有声音，楼道灯也不会亮，它解决了“长明灯”浪费电能的问题，延长灯泡的使用寿命，安全性好，可靠性高。该装置省去了能耗大、笨重、极易产 生热量的电源变压器，具有结构简单、自耗电轻微、性能稳定、灵敏度高、通用性强，降低能耗、节约能源的目的。 1.2课题研究的意义 通过本课题的研究，加强了自己的动手能力，巩固了对所学知识的认知。通过本次试验我们设计了一种比较节能的声光双控灯，不仅使自己学习到了知识，而且也为社会做出了贡献。 第二章基本原理 2.1声光双控节能灯基本原理 声控灯是一种声控电子照明装置，由音频放大器、选频电路、延时开启电路和可控硅电路组成。它提供了一种操作简便、灵活、抗干扰能力强，控制灵敏的声控灯，它采用人发的声音控制信号，即可方便及时地打开和关闭声控照明装置，并有防误触发而具有的自动延时关闭功能，并设有手动开关，使其应用更加方便。声控灯由话筒、音频放大器、选
LED电源驱动电路的基本设计详解 LED电源驱动电路解析随着白光LED的诞生及其迅速发展，LED开始进入普通照明阶段。LED是一种固态冷光源，是继白炽灯、荧光灯和高强度放电灯（HID）之后出现的第四代电光源。现已普遍应用于建筑物照明、街道照明、景观照明、标识牌、信号灯、以及住宅内的照明等领域中。 LED 供电的原始电源目前主要有三种：即低压电池、太阳能电池和交流市电电源。无论是采用哪一种原始电源，都必须经过电源变换来满足LED 的工作条件。这种电源变换电路，一般来说就是指的LED 驱动电路。在LED 太阳能供电系统中，还需要蓄电池或超级电容器，用以储存太阳能。在夜晚需要照明时，蓄电池或超级电容器再通过控制电路放电，为LED驱动电路供电。 太阳能和风能与LED 的结合，是LED 应用的一大亮点，它将为第三世界的贫困和边远地区带来光明，让绿色照明的光辉照亮世界的每一个角落。 一、低压直流供电的LED驱动电路1.当输入电压高于LED电压时 当输入电压高于LED或LED串的电压降时，通常采用线性稳压器或开关型降压稳压器。（1）线性稳压器 线性稳压器是一种DC-DC 降压式变换器。LED 驱动电路所采用的线性稳压器大都为低压差稳压器（LDO），其优点是不需要电感元件，所需元件数量少，不产生EMI，自身电压降比较低。但是与开关型稳压器相比，LDO的功率损耗还是较大，效率较低。LDO在驱动350mA以上的大功率LED串时，往往需要加散热器。 （2）开关型降压（buck）稳压器 基于单片专用IC 的开关型降压稳压器需要一个电感元件。许多降压稳压器开关频率达1MHz以上，致使外部元件非常小，占据非常小的空间，效率达90%以上。但这种变换器会产生开关噪声，存在EMI问题。图1所示是基于Zetex 公司ZXSC300的3W LED 降压型驱动电路。其中的RCS为电流传感电阻，D1为1A的肖特基二极管。在6V的输入电压下，通过LED的电流达1.11A.ZXSC300 采用5 引脚SOT23 封装。
题目：电子节能灯 专业：电气工程及其自动化班级： 组别： 指导教师： 2010年7月1日
电子节能灯设计报告 一、引言 1、选题意义 在全国大力倡导节能减排的今天，节能产品越来越多的应用在我们的日常生活中，像日常我们生活工作所用的节能空调、节能冰箱等等，这些节能产品给我们提供极大方便的同时也为我们节约了很多的能源。如今，日常生活也越来越走向节能化。 我们这里设计的三基色节能灯，它就是光源在达到同样光能输出的前提下，只需耗费普通白炽灯用电量的1/5至1/4，从而可以节约大量的照明电能和费用，因此被称为节能灯。 2、设计目标 （1）巩固课堂所学的知识提高把理论知识应用于实际中的能力，加强对实际工作的调研——设计——实施的过程认识。为提高自主能力打下基础，并为延伸校内实验室的实验、实习及设计创造了更好的方法和条件，同时通过实习活动，要求同学们自己收集并设计题目及有关的设计资料，做到有的放矢；又注重对大家的品德教育，加强纪律性，加强科技意识及责任感，培养敬业精神。 （1）通过电子系统的制作，能够进一步熟悉电子系统的结构、工作原理和使用方法。了解电路理论的实际应用，掌握电子系统的装配和调试工艺，提高同学们的实际操作技能。 3、小组成员及分工 表1 小组构成及分工
二、基本原理 1.电子节能灯的电路原理图 电子节能灯电路如图1所示。 图1 电路原理图 2.电子节能灯的电路原理 （1）电子节能灯的电路的工作原理 电路图中，工频220V电源经过桥式有D1-D4和C1组成的全波整流电路，经R1和C2组成的稳压电路后在C2端获得35V的直流电源。通过高频自激振荡电路，经过高频变压器，输出20K-100KHZ的高频交流电源，加到与灯连接的由C5、C6和T3组成的LC串联谐振电路加热灯丝，同时在电容器上产生谐振高压，加在三基色灯管两端，但使灯管"放电"变成"导通"状态，再进入发光状态，此时高频电感起限制电流增大的作用，保证灯管获得正常工作所需的灯电压和灯电流，为了提高可靠性，常增设各种保护电路，如异常保护，浪涌电压和电流保护，温度保护等等。 （2）桥式整流部分电路原理 整流稳压电路是有VD1-VD4和C1组成电容降压桥式整流稳压电路。该部分的电路的主要作用是整流，采用电解电容作为滤波器，将全桥整流电路输出的脉动直流电压变成纹波较小的平滑直流电压，通过整流稳压电路把实际外电网中的220V交流电整流成本次设计所用的直流电，整流后得到的电压约为35V的直流电。
大功率LED 恒流驱动电路的设计虽然大功率LED 现在还不能大规模取代传统的白炽灯，但它们在室内外装饰、特种照明方面有着越来越广泛的应用，因此掌握大功率LED 恒流驱动器的设计技术，对于开拓大功率LED 的新应用至关重要。LED 按照功率和发光亮度可以划分为大功率LED、高亮度LED 及普通LED。一般来说，大功率LED 的功率至少在1W 以上，目前比较常见的有1W、3W、5W、8W 和10W。已大批量应用的有1W 和3W LED，而5W、8W 和10W LED 的应用相对较少。预计大功率LED 灯会在2008年奥运会上大量应用，因此电子和照明行业都非关注LED 照明新技术的发展应用。 恒流驱动和提高LED 的光学效率是LED 应用设计的两个关键问题，本文首先介绍大功率LED 的应用及其恒流驱动方案的选择指南，然后以美国国家半导体(NS)的产品为例，重点讨论如何巧妙应用LED 恒流驱动电路的采样电阻提高大功率LED 的效率，并给出大功率LED 驱动器设计与散热设计的注意事项。 驱动芯片的选择 LED 驱动只占LED 照明系统成本的很小部分，但它关系到整个系统性能的可靠性。目前，美国国家半导体公司的LED 驱动方案主要定位在中高端LED 照明和灯饰等市场。灯饰分为室内和室外两种，由于室内LED 灯所应用的电源环境有AC/DC 和DC/DC 转换器两种方式，所以驱动芯片的选择 也要从这两方面考虑。 图1：利用DC/DC 稳压器FB 反馈端实现从恒压驱动(左图)到恒流驱动(右图)的转换。 1.AC/DC 转换器 AC/DC 分为220V 交流输入和12V 交流输入。12V 交流电是酒店中广泛应用的卤素灯的电源，现有的LED 可以在保留现有交流12V 的条件下进行设计。针对替代卤素灯的设计，美国国家半导体L M2734的主要优势是体积小、可靠性高、输出电流高达1A，恰好适合卤素灯灯口直径小的特点。2004.01.01研发部 paulzheng
摘要 常言道“眼睛是心灵的窗户”。我认为灯是指引心灵的方向标。在生活中，我们无时不在使用着灯，诸如台灯、路灯、日光灯、探照灯、彩灯等等，但不管是什么样式的灯，它们的作用都是一样的—照明。因此，设计一个既实用又方便的照明灯则是我们人类共同的愿望。而生活中我们用的最平常的灯则是楼道里的照明灯，住过居民楼的人都应该知道，楼道很窄，晚上行走很不方便，如果让楼道里的灯一直亮着，则难免会浪费国家资源，因此设计一种既不浪费国家电力又很方便实用的照明灯系统是很有实用价值意义的一件事。 关键词：与非门放大；光敏二极管；可控开关；延迟电路
Abstract A s the saying goes ,“the eyes are the windows of the soul.” I think the lings are stangdard guidelines for the direction of the mind.In lift,we are ever—present use of lamp,such as table lamps,streetlamps,fluorescent lamps,lightings,lights,etc.but no matter what style of lights,their role is consistent—the lighting.theirfore,the design of both a practical and convenient lighting is our common human aspirations.we are living in the light of the most common is the corridor of lights,people who live in residential building should be aware that a very narrow corridor has been it,there is inevitably a waste of national resources,so the design is neither a waste of national power and very conventient and practical lighting system is very practical sense of one thing. K eywords:cross—coup nand gates amplifier,Photosensitive diode;controllable switching;Latency circuits.