LED电源开发实例
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LED的调光原理分析与设计实例2.1 如何实现PWM调光具体实现PWM调光的方法就是在LED的负载中串入一个MOS开关管(图8),这串LED的阳极用一个恒流源供电。
图8. 用PWM信号快速通断LED串然后用一个PWM信号加到MOS管的栅极,以快速地开关这串LED。
从而实现调光。
也有不少恒流芯片本身就带一个PWM的接口,可以直接接受PWM信号,再输出控制MOS开关管。
那么这种PWM调光方法有那些优缺点呢?2.2脉宽调制调光的优点1.不会产生任何色谱偏移。
因为LED始终工作在满幅度电流和0之间。
2.可以有极高的调光精确度。
因为脉冲波形完全可以控制到很高的精度,所以很容易实现万分之一的精度。
3.可以和数字控制技术相结合来进行控制。
因为任何数字都可以很容易变换成为一个PWM信号。
4.即使在很大范围内调光,也不会发生闪烁现象。
因为不会改变恒流源的工作条件(升压比或降压比),更不可能发生过热等问题。
2.3 脉宽调光要注意的问题1.脉冲频率的选择因为LED 是处于快速开关状态,假如工作频率很低,人眼就会感到闪烁。
为了充分利用人眼的视觉残留现象,它的工作频率应当高于100Hz,最好为200Hz。
2.消除调光引起的啸声:虽然200Hz 以上人眼无法察觉,可是一直到20kHz 却都是人耳听觉的范围。
这时候就有可能会听到丝丝的声音。
解决这个问题有两种方法,一是把开关频率提高到20kHz 以上,跳出人耳听觉的范围。
但是频率过高也会引起一些问题,因为各种寄生参数的影响,会使脉冲波形(前后沿)产生畸变。
这就降低了调光的精确度。
另一种方法是找出发声的器件而加以处理。
实际上,主要的发声器件是输出端的陶瓷电容,因为陶瓷电容通常都是由高介电常数的陶瓷所做成,这类陶瓷都具有压电特性。
在200Hz 的脉冲作用下就会产生机械振动而发声。
解决的方法是采用钽电容来代替。
不过,高耐压的钽电容很难得到,而且价钱很贵,会增加一些成本。
第二部分采用交流电源的LED 调光三.用可控硅对LED 调光普通的白炽灯和卤素灯通常采用可控硅来调光。
LED显示屏5V 40A专用开关电源设计1 参数:输入电源:220V输出电源:5V 40A2开关电源的组成开关电源大致由输入电路、变换器、控制电路、输出电路四个主体组成。
如果细致划分,它包括:输入滤波、输入整流、开关电路、采样、基准电源、比较放大、震荡器、V/F 转换、基极驱动、输出整流、输出滤波电路等。
实际的开关电源还要有保护电路、功率因数校正电路、同步整流驱动电路及其它一些辅助电路等。
图1是开关电源原理框图:图1 开关电源原理框图2.1 输入电路包括线性滤波电路、浪涌电流抑制电路、整流电路三部分。
作用:把输入电网交流电源转化为符合要求的开关电源直流输入电源。
典型电路如图2所示:图2 输入电路该电路包含滤波电路、浪涌电流抑制电路及全波整流电路。
输入电路各电容C11、C12、C13 用于滤波,滤除高频噪声;电抗器L11 用于浪涌抑制;电容C14、C15、C18 用于去耦。
输入220VAC 电压经过全波整流,产生变换器所需要的直流电压,及提供控制电路必须的工作电源。
J21 为短路线,TH 为过流电阻,当发生过流时,器件熔断。
2.2 功率电路基本原理市电220V的交流电经输入电路整流滤波后,已变为直流电(带脉动),从该直流电到输出之间的电路可简单等效为一个单管隔离降压变换器。
如图3所示:图3 功率电路基本原理为防止变压器T磁饱及快速恢复,原边使用了简单的R1C1释放电路。
副边VD1 整流,VD2 续流,C2去耦,L、C4滤波,R3C3、R4为辅助泄放通路。
当然实际电路比这个要复杂的多,复杂的原因主要是因为加入了保护电路、反馈电路、控制电路等。
下面具体讲述实际应用的电路。
2.3 变压器及控制部分供电电路变压器周边电路以及给控制电路供电的电路如图4所示:图4 变压器及控制部分供电电路本电路中的变压器T11就是图3中的变压器T,其中1-3绕组为原边主绕组(即图3中的N1绕组),6-7绕组为副边输出绕组(即图3中的N2绕组),4-5绕组为原边辅助绕组,主要给控制电路提供电源。
常见led驱动电源电路设计大全(十款电路设计原理图详解)★★★led驱动电源电路设计(一)LED电源有很多种类,各类电源的质量、价格差异非常大,这也是影响产品质量及价格的重要因素之一。
LED驱动电源通常可以分为三大类,一是开关恒流源,二是线性IC电源,三是阻容降压电源。
1、开关恒流源采用变压器将高压变为低压,并进行整流滤波,以便输出稳定的低压直流电。
开关恒流源又分隔离式电源和非隔离式电源,隔离是指输出高低电压隔离,安全性非常高,所以对外壳绝缘性要求不高。
非隔离安全性稍差,但成本也相对低,传统节能灯就是采用非隔离电源,采用绝缘塑料外壳防护。
开关电源的安全性相对较高(一般是输出低压),性能稳定,缺点是电路复杂、价格较高。
开关电源技术成熟,性能稳定,是目前LED照明的主流电源。
图1:开关恒流隔离式日光灯管电源图2:开关恒流隔离电源原理图图3:开关恒流源电源图4:开关恒流非隔离电源原理图。
2、线性IC电源采用一个IC或多个IC来分配电压,电子元器件种类少,功率因数、电源效率非常高,不需要电解电容,寿命长,成本低。
缺点是输出高压非隔离,有频闪,要求外壳做好防触电隔离保护。
市面上宣称无(去)电解电容,超长寿命的,均是采用线性IC电源。
IC驱电源具有高可靠性,高效率低成本优势,是未来理想的LED驱动电源。
图5:线性IC电源图6:线性IC电源原理图3、阻容降压电源采用一个电容通过其充放电来提供驱动电流,电路简单,成本低,但性能差,稳定性差,在电网电压波动时及容易烧坏LED,同时输出高压非隔离,要求绝缘防护外壳。
功率因数低,寿命短,一般只适于经济型小功率产品(5W以内)。
功率高的产品,输出电流大,电容不能提供大电流,否则容易烧坏,另外国家对高功率灯具的功率因数有要求,即7W以上的功率因数要求大于0.7,但是阻容降压电源远远达不到(一般在0.2-0.3之间),所以高功率产品不宜采用阻容降压电源。
市场上,要求不高的低端型的产品,几乎全部是采用阻容降压电源,另外,一些高功率的便宜的低端产品,也是采用阻容降压电源。
led灯驱动电源电路图大全(六款模拟电路设计原理图详解)led灯驱动电源电路图(一)电路工作原理LED楼道灯的电路如下图所示。
电路由电容降压电路、整流电路、LED发光电路和光电控制电路等部分组成。
220V交流电经电容C1、R1降压限流后在A、B两点的交流电压约为15V,由VD1~VD4.进行整流,在C2上得到约14V的直流电压作为高亮度发光二极管VD5~VD8的工作电压,发光二极管的工作电流约为14mA。
由于电容C1不消耗有功功率,泄放电阻消耗的功率可忽略不计,因此整个电路的功耗约为15&TImes;0.014≈0-2(W)。
为了进一步节省电能和延长高亮度发光二极管的使用寿命,电路中加入了由光敏电阻R2、电阻R3和三极管VT1等组成的光电控制电路,在夜晚光敏电阻R2的阻值可达100K以上,这时C2两端的电压经R2、R3分压后提供给VT1基极的直流偏置电压很小,VT1截止,对发光二极管的工作没有任何影响;白天时,由于光电效应的作用,R2的阻值可减小到1OK以下,这时VT1导通并接近饱和,由于通过C1的电流最大只能达到15mA,由于VTl的分流,C2上的电压可下降到4V以下。
led灯驱动电源电路图(二)LED驱动电源的具体要求LED是低压发光器件,具有长寿命、高光效、安全环保、方便使用等优点。
对于市电交流输入电源驱动,隔离输出是基于安全规范的要求。
LED驱动电源的效率越高,则越能发挥LED高光效,节能的优势。
同时高开关工作频率,高效率使得整个LED驱动电源容易安装在设计紧凑的LED灯具中。
高恒流精度保证了大批量使用LED照明时的亮度和光色一致性。
10W以下功率LED灯杯应用方案目前10W以下功率LED应用广泛,众多一体式产品面世,即LED 驱动电源与LED灯整合在一个灯具中,方便了用户直接使用。
典型的灯具规格有GU10、E27、PAR30等。
针对这一应用,我们设计了如下方案(见图1)图1:基于AP3766的LED驱动电路原理图该方案特点如下:1.基于最新的LED专用驱动芯片AP3766,采用原边控制方式,无须光耦和副边电流控制电路,实现隔离恒流输出,电路结构简单。
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浙江大学电气工程学院硕士学位论文一种恒流型DC-DC大功率LED驱动电路的设计姓名:裴倩申请学位级别:硕士专业:电力电子与电力传动指导教师:陈辉明;王正仕20100127浙江大学硕士学位论文摘要摘要在能源和环境问题日趋严重的今天,以高效、节能、环保以及长寿命为主要特点的大功率照明白光LED获得了人们的重视。
随着其性能的提高以及生产成本的下降,大功率照明白光LED将逐步取代白炽灯和荧光灯,引起人类照明史上又一次革命。
与此同时,大功率从照明白光LED驱动电路的开发也由于大功率LED的应用的逐渐普及得到了长足的发展。
本论文的题目来源于电源公司的合作项目,论文的目的是设计一种市场需求量大的大功率白光LED恒流驱动变换器,要求其在输入电压和负载LED灯串电压(即个数)在一定范围内变化时,仍具有高恒流精度和控制结构简单、成本低、体积小、效率高等特点。
本论文的研究思路和工作内容如下:首先,论文对大功率照明LED的特性及发展和白光LED驱动电路的分类进行了介绍。
接着分析了DC-DC转换电路的原理和控制策略,包括DC-DC转换电路的三种拓扑结构的原理分析、两种反馈控制模式和三种控制方式。
然后,分析了本论文提出的大功率LED的Buck型、Boost型、Buck-Boost型变换器恒流输出的控制原理和恒流电路实现算法及结构。
最后,论文完成了各个单元电路的分析和设计,设计制作了一台用于驱动350mA、lW的白光LED--LuxeonTMStar的Buck型和Flyback型LED恒流DC-DC驱动变换器,并进行了调试实验和分析了各变量对恒流精度的影响,实验结果验证了本文理论研究和电路实现结构设计结果的正确性。
关键词:大功率LED;恒流驱动;开关电源;DC-DC转换电路浙江大学硕士学位论文摘要AbstractNowadaystheproblemsofenergysourcesandenvironmentbecomemoreandmoreserious,semiconductorlightinghaswonpeople’Sattentionforitsuniqueattributesoflowenergyconsumption,lowpollution,longlifeandhighefficiency.AsthequalityofpowerLEDimprovesandthecostofpowerLEDreduce,semiconductorlightingwillreplaceincandescentdevelopmentofHighPowerLED,theresearchofitsandfluorescentlightinggradually.Withtheconstantcurrentdrivingcircuithasalsobeengreatlyaccelerated.Thesourcesubjectofthedissertationoriginatesfromacooperativeprojectfundedbyapowercompany.ThedissertationaimstodesignaHighPowerLEDsconstantcurrentdrivingconverterwhichishighlydemandedbytheofmarket.TheainputvoltageandloadvoltageofLEDsastrings(i.e.numbersefficiencyisLEDs)changeswithincertainrange,Itisrequiredstillhavinghigh—precisionconstantcurrent.Andthecircuitstructureissimple,thecostislow,andthehigh.‘TheresearchCanbesummarizedasfollows:First,thefeaturesandthedevelopmentofhighpowerLEDlightingandtheclassificationofwhiteLEDdrivercircuitswereintroduced.ThenthethesisanalyzedtheprincipleandcontrolstrategyoftheDC-DCconvertercircuits,includingtheprinciplesanalysisofthethreecircuittopologies,twokindsoffeedbackcontrolmodescontrolprinciple,circuitconstant-currentoutputofconverterisandthreekindsofcontrolmode.Then,thealgorithmandcircuitstructure,beenpresentedinthispaper,oftheBuck-type,Boost-type,andBuck-Boosttypehigh?powerLEDanddesignofvariouscellcircuitisfinished.Aareanalyzed.Finally,theanalysisaBuck?-typeandFlyback?-typeLEDsconstantcurrentDC--DCdrivingconvertersetupforofdrivingseveral350mA,1variablesonWLuxeonTMStar.ExperimentsaccuracywerewerecarriedOutandtheimpactsaconstantcurrentanalyzed.Thedesign.experimentalresultshavegoodagreementwiththeoreticanalysisandcircuitstructure浙江大学硕上学位论文摘要Keyword:HighPowerLED;DC.DCconverterConstantcurrentdriver;Switchingmodepowersupply;浙江大学研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
LED高效恒流驱动电源的设计指导书第1章绪论1.1 LED工作原理1。
1。
1 LED发光原理发光二极管(LED)是一种将把电能变成光能的器件,发光二极管的主要部份是由p型半导体和n型半导体组成的晶片,在P型半导体中,空穴占有绝对地位,而在N型半导体中电子占绝大多数。
在这两者之间是p-n结.的大体工作过程是一个电变光的过程,当LED的p-n结由外部电路加上正向偏压时,P区的正电荷将向N区扩散,同时N区的电子也向P区扩散,电子与空穴结合然后释放能量,一部分能量由光的形式散发出来,这就是发光的原因。
不同大小的能量水平的差异,频率和波长的光的不同,相应的光的颜色是不同的,这便是LED发光原理。
1.1.2 LED光源的特点1超低能耗比起传统的白炽灯为首的白炽灯,至少节省20%以上的电量,节约了资源。
2超长寿命传统的节能灯的寿命是2000~8000小时,而LED照明灯寿命可达5万~10万小时。
3响应时间短LED灯的响应时间比传统的照明灯快几个数量级.4工作电压低LED的驱动电源既可以是高压电源又可以是低压电源,相比传统的照明灯,它更加适应电压的变化,电压发生变化的时候不容易损坏。
5绿色环保符合欧盟标准,不会造成环境污染,并且LED可以被回收利用.6坚固可靠LED完全封装在循环氧树脂里面的LED,它比传统照明灯更加坚固不易损坏。
7不招蚊虫因LED用二极管发光技术,使用的冷光源,所以不招蚊虫。
8自选颜色可以通过不同的设计以及电流的大小来改变LED的颜色.如小电流时为红色的LED,随着电流的增加,可以依次变为橙色,黄色,最后为绿色.目前白色LED发光效率已经突破120LM/W,是白炽灯15LM/W的8倍,是荧光灯50LM/W的2倍多。
LED的光谱中没有紫外线和红外线成分,所以有害辐射小。
在散热良好的情况下,LED的光通量半衰期大于5万小时以上,可以正常使用20年,器件寿命一般都在10万小时以上,是荧光灯寿命的10倍,是白炽灯的100倍。
采用LCC 拓扑实现宽输出范围LED 驱动电源江万春英飞凌科技应用中心FAE 主任工程师钱家法英飞凌科技应用中心FAE 经理1.引言近年来,LED 光源要求LED 驱动器支持越来越宽的输出电压范围(比如25%-100%)以及输出电流范围(比如1%~100%,甚至0.1%-100%),以实现更宽的调光范围。
为了提高LED 驱动电源的通用性,要求使用同一个驱动电源支持不同的LED 光源。
同时要求线路简单,低成本,高效率,高可靠性,长寿命等。
采用16脚封装,集成PFC 和半桥谐振控制器的ICL5101,并使用LCC 拓扑很好的实现了以上目标,它的高集成度可减少外部元件数量,非常合适结合LCC 高性能的优势。
实现了极宽的输出电压电流范围(电压25%-100%,电流0-100%),并且满载效率超过93%,同时电路简单,成本低。
由于LCC 的特性,它也可以实现无次级电流反馈恒流。
2.LLC 与LCC 拓扑的输出范围为了应对输出灯珠数和驱动电流的多样性,减少LED 驱动电源的项目数目,需要尽可能的提高驱动电源的通用性,对输出电压电流范围就要求比较宽。
目前大功率恒流LED 驱动电源的设计,比较常见的软开关拓扑是LLC ,它的输出V-I 特性如图-1所示。
从图中可见,LLC 拓扑的输出电压、电流范围下限都比较高。
随着用户对调光要求的越来越高,LLC 拓扑的这种输出特性的局限性也越来越明显。
如果输出直接恒流,LLC 拓扑在恒流时的电压不能够达到很低,即对灯珠个数的适应性有较大局限性;当需要对电压相对固定的特定灯串时进行调光的时候,调光电流在相对较窄的频率范围内不能达到比较低范围。
如果需要做到深的调光深度,往往需要间歇工作以达到小的平均电流,甚至采用额外一级DC/DC 电流来实现,产生额外的纹波电流或增加系统成本及降低效率。
一种更有优势的拓扑LCC 被提出,在相对较窄的频率范围内,它可以将输出电压和电流的下限降低,如果图-1的箭头所示。
自制LED恒流驱动电源,LNK304 LED driver自制LED恒流驱动电源,LNK304 LED driver关键字:LNK304,LED电源电路作者:孙安由于LED用作照明灯具有节能、长寿命等优点,现在LED照明非常火热。
由于LED需要的是低压直流电源.为了使用220V(或者110V)交流市电驱动LED。
需要使用电源转换电路。
普通常见的线性电源由于体积大、效率低等缺点,不适合用在这里,但是常用的开关电源需要设计变压器.设计制作过程比较复杂,不适合爱好者DIY。
下面介绍的这个LED驱动电源电路非常简单.并且全部使用市场上便于购买的器件,非常适合爱好者自己动手制作。
这个电源支持90V~265V的交流市电输入.输出恒流100mA.能够驱动4~5个串联的LED模组。
图1是本次制作的电路原理图.使用了内部集成了开关管的LNK304这款芯片.电路拓扑为buck-boost结构。
90V~265V交流市电经过D4整流、C5滤波后进人U1,U1内部有一个基准源,会在FB脚和S脚之间产生一个1.65V的基准电压.这个电压以及R12、R2和R4共同决定了输出的电流.具体的计算公式是:I=1.65x(R2+R1)/(R2xR4) 按照图中的取值.输出电流在100mA左右。
图中的C4是芯片滤波电容,C1滤除R4上的毛刺.C2为输出摅波电容。
为了防止没有接LED的时候输出电压太高.D2和D1构成限压电路。
空载时输出电压由D1的稳压值决定。
制作可以在洞洞板上完成。
其中R3是保险电阻.也可以用一只250W1A左右的保险丝代替。
C3和C10是电解电容,C4和C2是陶瓷电容.特别是C2不能用电解电容,代替,否则会发热比较严重。
D2和D5需要耐压500V以上的超快恢复二极管,可以代替的型号有HER107、MUR160等。
L1用直径10mm左右的工字电感。
制作完成的电路如图2所示(略)。
制作完成后可以接上发光二极管测试。
可以使用4~5个功率LED串联也可以使用五组(每组4~5个串联)普通的高亮度LED并联,每组电流约20mA。
L E D驱动电源设计(总57页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--重庆大学本科学生毕业设计(论文)LED驱动电源设计学生:周灏学号:指导教师:唐治德专业:电气工程与自动化重庆大学电气工程学院二O一一年六月Graduation Design(Thesis) of Chongqing University Design of Driver Power for LEDUndergraduate: Zhou HaoSupervisor: Prof. Tang ZhideMajor: Electric Engineering & AutomationSchool of Electric EngineeringChongqing UniversityJune 2011摘要该文针对LED驱动电源的设计需要,先简述了LED及其驱动电源的基本情况,包括BUCK电路及其控制电路的工作原理、稳定性分析等。
然后以UC3843电流控制芯片和BUCK电路为基础,设计出了一款车用LED驱动电源,并通过仿真实验,对电路进行了检验。
文中详细介绍了UC4843的使用方法、该驱动电源的设计步骤以及具体参数计算。
这款驱动电路工作在12V直流电压下,以BUCK电路为主电路,采用峰值电流控制模式,按照PWM调制方法,对两颗串联的LED进行供电,实现了恒流输出、欠压保护、过载保护、空载保护、斜坡补偿等功能,并且在仿真实验中均体现出了各部分的作用。
这款LED驱动电源工作稳定,抗干扰能力强,输入范围广,输出电流平稳;通过简单改变供电方式,此电路还能用于不同领域。
另外该文还对仿真实验结果进行了较为详细的分析,对补偿斜坡尾部上翘、电流采样电阻的至畸作用进行了讨论。
关键词:驱动电源,峰值电流控制,PWM, LED,UC3843ABSTRACTThis article for the purpose of the design needs of LED driver power, firstly summarizing briefly the basic information of LED and its driver power, including BUCK circuit as well as its working principles of control circuit, the stability analysis etc. Then based on the UC3843 electric current control-chip and BUCK circuit, a vehicle LED driver power has been designed, and its electric circuit has been tested through the simulation experiments. This article describes the usages of the UC4843, the design process of the driver circuit and the specific parameter calculation in detail.This driver power works at 12V DC voltage, with BUCK circuit as the main circuit, adopting the control mode of peak current, in accordance with the PWM modulation method, providing power to two series connections of LED, bringing about the functions of under-voltage protection, overload protection, idle-load protection, slope compensation, and reflecting their respective functions in the simulation experiments. This LED driver power works stably, with strong anti-interference ability, wide input range; stable output current; by changing the way of power supply, the circuit can also be used in different fields.In addition, this article also carried on a more detailed analysis of the simulation experiment results, and carried out the discussion of abnormal functions about the upturned slope compensation and disruption of the current sampling.Key words:Driver power,Peak current mode control,PWM,LED,UC3843目录中文摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)1绪论 (1)电光源 (1)大功率LED简介 (2)大功率LED发光原理 (2)大功率LED的特性 (3)LED驱动电源研究现状 (6)LED驱动电源的分类 (6)LED及其驱动电源的市场 (7)2 降压性开关电源 (9)开关电源的特性 (9)BUCK电路原理分析 (10)BUCK电路基本原理 (10)BUCK连续导通模式 (11)3 控制电路 (17)开关电源的调制方式 (17)开关电源的控制模式 (19)峰值电流控制模式的稳定性分析 (22)不稳定性的产生 (22)斜坡补偿技术 (24)4 UC3843高性能电流模式控制器 (26)UC3843的主要特性 (26)UC3843的工作原理 (27)UC3843的引脚及其功能 (28)UC3843的内部结构 (29)UC3843的各模块具体特性 (32)5 基于UC3843的LED驱动电源设计 (35)电路结构 (35)主电路 (35)控制电路 (36)器件选择 (37)参数计算 (38)最终电路 (42)6 仿真实验 (43)正常状态运行 (43)斜坡补偿的效果检验 (45)电源波动对电路的影响 (46)电流取样点的选择对电路的影响 (48)7 结论 (50)致谢 (51)参考文献 (52)1 绪论电光源灯具作为人们日常生活中接触最多电气类产品,是现代化社会不可或缺的一部分。