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LED驱动电源设计

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LED驱动电源设计(总57页)

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--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 LED

Undergraduate: Zhou Hao

Supervisor: Prof. Tang Zhide

Major: Electric Engineering & Automation

School of Electric Engineering

Chongqing University

June 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，UC3843

ABSTRACT

This 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

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LED驱动电源恒流电路方案详解

LED驱动电源恒流电路方案详解

LED驱动电源恒流电路方案详解

LED驱动电源是一种将交流电转换成直流电，并能稳定地提供给LED供电的设备。恒流电路是其中一种常见的驱动方案，其主要功能是通过控制电流大小来保证LED的工作电流始终保持在一定范围内，从而实现LED的稳定工作。

一、恒流电路的原理

恒流电路的原理是通过电流控制器（current controller）来控制供电电流。当LED的电流变化时，电流控制器会尽量保持输出电流不变，从而保证LED的光亮度稳定。通常情况下，电流控制器的工作原理可以分为两种方式：线性驱动和开关驱动。

线性驱动方式：电流控制器通过调节电源电压和输出电阻来控制电流大小。当LED电压波动时，电流控制器会自动调节电源电压，使得输出电流恒定。这种方式的优点是简单可靠，成本较低，但效率较低，产生的功耗较大。

开关驱动方式：电流控制器通过开关元件（如晶体管、MOS管等）控制电流。当LED电压波动时，电流控制器通过调节开关元件的导通时间来控制电流大小。这种方式的优点是效率高，灵活可控，但需要较复杂的控制电路和开关元件。

二、恒流电路的主要组成部分

1.整流桥：负责将交流电转换为直流电，并提供给后续的电路进行处理。

2.滤波电容：用于减小输出直流电的波动，使得输出电流更加稳定。 3.电流控制器：根据LED的工作电流要求，通过调节电源电压或开关元件导通时间来控制输出电流及保持其稳定。

4.电阻调节器：通过调节电阻的大小来调整电流控制器的工作点，实现输出电流的精确调节。

三、恒流电路的设计要点

1.选择合适的电流控制器：根据LED的工作电流要求和驱动电压范围选择合适的电流控制器。常用的电流控制器有线性调节型和开关型两种，可以根据具体需求进行选择。

2.设计适当的电阻调节器：电阻调节器的设计应符合LED的工作电流要求，同时要注意电阻的耗散功率不能过大，以免影响电路的稳定性和寿命。

3.选择合适的整流桥和滤波电容：整流桥和滤波电容的选择应根据驱动电流和电压波动范围来确定，以确保输出电流的稳定性和纹波的较小。

LED驱动电源电路分析

LED驱动电源电路分析

第 1 页 共 9 页 LED驱动电源电路分析

今天给大家简单分析一个（LED驱动）电路，供大家学习。

一，先从一个完整的LED驱动（电路原理）图讲起。

本文所用这张图是从网上获取，并不代表具体某个（产品），主要是想从这个图中，跟大家分享目前典型的恒流驱动电源原理，同时跟大家一起分享大牛对它的理解，希望可以帮到大家。那么本文只做定性分析，只讨论（信号）的过程，对具体电压（电流）的参数量在这里不作讨论。

图1 某款LED驱动电路原理图

二、原理分析

为了方便分析，把图1分成几个部分来讲

1：输入过压保护

主要是雷击或者市冲击带来的浪涌。

如果是（DC）电压从“+48V、GNG”两端进来通过R1的电阻，此电阻的作用是限流，若后面的线路出现短路时，R1流过的电流就会 第 2 页 共 9 页 增大，随之两端压降跟着增大，当超过1W时就会自动断开，阻值增加至无穷大，从而达到保护输入电路+48V不受到负载的影响)限流后进入整流桥。

图2 输入过压（保护电路）

R1与RV构成了一个简单过压保护电路，RV是一个压敏元件，是利用具有非线性的（半导体）材料制作的而成，其伏安特性与稳压（二极管）差不多，正常情况显高阻抗状态，流过的电流很少，当电压高到一定的时候(主要是指尖峰浪涌，如打雷的时候高脉冲串通过市电串入进来)，压敏RV会显现短路状态，直接截取整个输入总电流，使后面的电路停止工作，此时，由于所有电流将流过R1和RV，因R1只有1W的功率，所以瞬间可以开路，从而保护了整个电路不被损坏。

2、整流滤波电路

当交流AC输入时，则桥式整流器是利用二极管的单向导通性进行整流的最常用的电路，将交流电转变为直流电。 第 3 页 共 9 页 当直流DC(+48V)电压直接进入整流桥BD时，输出一个上正下负的直流电压，如果+48V（电源）本身也是直流的，那整流桥的作用就是对输入起到的是极性保护作用，无论输入是上正下负还是上负下正都不会损坏驱动电源，通过C1C2L1进行滤波，图3是一个LCΠ型滤波电路，目的是将整流后的电压波形平滑的直流电。

照明用LED驱动电源设计基础

照明用LED驱动电源设计基础

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LED 的排列方式及LED 光源的规范确定着基本的驱动器要求。LED 驱动器的主要功能就是在确定的工作条件范围下限制流过LED 的电流， 而无论输入及输出电压如何变更。最常用的是接受变压器来进行电气隔离。文中论述了LED 照明设计须要考虑的因素

一、LED驱动器通用要求

驱动LED 面临着不少挑战，如正向电压会随着温度、电流的变更而变更，而不同个体、不同批次、不同供应商的LED 正向电压也会有差异；另外，LED 的“色点”也会随着电流及温度的变更而漂移。

另外，应用中通常会运用多颗LED，这就涉及到多颗LED 的排列方式问题。各种排列方式中， 首选驱动串联的单串LED， 因为这种方式不论正向电压如何变更、 输出电压(Vout)如何“漂移”，均供应极佳的电流匹配性能。

当然，用户也可以接受并联、串联-并联组合及交叉连接等其它排列方式，用于须要“相互匹配的”LED 正向电压的应用，并获得其它优势。如在交叉连接中，假如其中某个LED 因故障开路，电路中仅有1 个LED 的驱动电流会加倍，从而尽量削减对整个电路的影响。

LED 的排列方式及LED 光源的规范确定着基本的驱动器要求。LED 驱动器的主要功能就是在确定的工作条件范围下限制流过LED 的电流， 而无论输入及输出电压如何变更。LED驱动器基本的工作电路示意图如图2 所示，其中所谓的“隔离”表示沟通线路电压和LED(即输入和输出)之间没有物理上的电气连接，最常用的是接受变压器来电气隔离，而“非隔离”则没有接受高频变压器来电气隔离。

值得一提的是，在LED 照明设计中，AC-DC 电源转换和恒流驱动这两部分电路可以接受不同配置：

1)整体式(integral)配置，即两者融合在一起，均位于照明灯具内，这种配置的优势包括优化能效及简化安装等；

2)分布式(distributed)配置，即两者单独存在，这种配置简化平安考虑，并增加灵敏性。

LED驱动电源开发设计经验之谈

LED驱动电源开发设计经验之谈

总结下这段时间做照明驱动电源提高效率的技巧： 1，主电流回路PCB尽量短。 LAYPCB的经验，及布局，这个没什么，快速的方法就是多看大厂的作品。 2，优化变压器参数设计，减少振铃带来的涡流损耗。 这个比较难，先要把电磁基础知识掌握，设计合理的变压器，最要紧的是耐心，哪怕是想到能提高0.5%的效率，也要去尝试。 3，合理选用开关器件。 这个就是成本和性能的平衡了，什么样的客户要求，用什么样的器件，但得合理。如果要效率，毫无疑问COOL MOS ，低VF输出二极管 4，输入EMI部分优化设计 如果过安规，这部分考究得比较多，主要就是经验了。 5，选择高效率的拓补结构 这个是方案选型的开始，例如PWM和QR PFM，当前提客户提出效率要求，就要评估选什么样的拓补 6，选择好的电解电容 很多人忽略了这个，电解的损耗很大，陈永真老师有个文章中就有详细的解说 7，启动部分功耗设计 有效率的前提下，就要考虑，目前很多芯片都有HV启动脚，启动电流也越做越低，这点就是要对新型器件多了解，当然了，还有外加电路无损启动等，我认为不适合LED驱动。 8，芯片辅助供电优化 这点ST的L6562D应用文档中有指出，15V为最佳，但LED一般又为宽电压输出，所以我的选择是加一级线性稳压，使芯片工作在15V来降低损耗。 欢迎朋友补充。 LED 热学指标 1、 热阻Rth 热流通道上的温度差与通道上耗散功率之比;在LED点亮后达到热量传导稳态时，芯片表面每耗散1W的功率，芯片

pn结点的温度与连接的支架或铝基板的温度之间的温差就称为热阻Rth，单位为℃/W。数值越低，表示片中的热量传导到支架或铝基板上就越快。 2、 LED的储存环境温度与工作温度 常规下，LED的储存环境温度应在-40℃~+100℃。而在封装LED时，有时为了使封装胶或荧光粉快干，在温度150℃保存1~2小时，这对LED是否有影响，有待考证。而LED的工作温度是-30℃~+80℃，但工作温度与热阻有关系。LED在工作时，最好将它的pn结温度保持在100℃以下。 3、防静电指标 做好的LED器件要注意防静电。无论是在运输状态，还是在装配过程中，都可能出现静电带来的损坏，要特别注意防静电。一般LED做好后，双极开路防静电指标应在500V之内。 4、失效率λ 失效率λ是指一批LED器件在点亮后多长时间、有多少个出现“死灯”现象。这是衡量这批LED器件质量的关键指标。若工作10小时内无“死灯”现象出现，说明失效率较好，即失效率为0。 5、寿命 LED器件在正常工作条件下，半光衰时间越长，说明LED的寿命越长。按理论计算可达10万小时以上。但目前由于材料、制造技术等方面原因，市场上的LED器件寿命只能达到2~3万小时。LED器件的寿命与使用时系统的散热条件、出光效率有直接关系。 6、其他指标 LED是靠环氧树脂等胶封装起来的。由于时间和化学作用，会使封装胶的透光性变差。有时会使胶体变黄变浊，影响透光;有的会使胶玻化而破碎。这些都会使LED器件的性能发生变化，因此达不到原来的技术指标，从而影响其出光效率和使用寿命。 一、电源的安规,不管是隔离式或是非隔离式的电源,其AC输入部分,总是要包括入防雷设计和电磁兼容.防雷方面,先了解雷击的相关知识. 电源,不管是在户外还是户内,都可能招致雷击,但户外的雷击破坏性更大.轻则导致路灯损坏，重则引起火灾或人员伤亡，产生巨大的损失。同样的,如果在户内,电网如果没有处理好防雷,雷击同样会给LED灯具产生破坏性影响,在此，就向大家介绍一下关于雷电对LED路灯/灯具的影响以及防范措施。 雷击主要有以下四种类型： 1.直击雷 直击雷蕴含极大的能量，峰值电压可达5000kv的雷电流入地，具有极大的破坏力。会造成以下三种影响： a 巨大的富电流在数微秒时间内流下地，使地电位迅速拾高，造成反击事故，危害人身和设备安全。 b 雷电流产生强大的电磁波，在电源线和信号线上感应极高的脉冲电压。 c 雷电流流经电气设备产生极高的热量，造成火灾或爆炸事故。 2.传导雷 远处的雷电击中线路或因电磁感应产生的极高电压，由室外电源线路和通信线路传至建筑物内室内的电气设备。 3.感应雷