恒流型DC-DC大功率LED驱动电路的设计

摘要 随着能源危机和气候变暖问题越来越严重，节能已经成为全球普遍关注的话题。照明是人类消耗能源的重要方面，照明约占世界总能耗的20％.因此提高照明用的的效率，可以有效缓解能源紧张。如何提高照明系统的能源利用率，延长照明系统的寿命，取代白炽灯，荧光灯，节能灯的第四代照明灯具是什么？业界给出的答案就是LED灯照明。LED照明每W流明数可达到120lm。远高于白炽灯和日光灯，此外LED灯珠寿命可长达十万小时，并且绿色无污染。LED照明具备的这些优点决定了其应用前景是非常广阔的,能够成为照明领域的新一代绿色光源[1]。不过LED的应用，需要合适的驱动控制电路。大功率白光LED上的正向压降一般为3-4V，不能直接使用市电驱动。因此一个和LED灯珠匹配的高效，环保，长寿命的电源是必须的，这正是这次选题的目的和意义所在。 关键词:能源，驱动，高效 在能源危机和气候变暖问题越来越严重的今天，节能与环保已成为社会焦点议题。LED具有高效、节能、环保、寿命长等特点，若能以LED照明取代目前低效率、高耗能的传统照明，无疑对缓解当前越来越紧迫的能源短缺和环境恶化问题起到举足轻重的作用。由于LED自身的伏安特性及温度特性，使得LED对电流的敏感度要高于对电压的敏感度，这就要求用专门的电源来驱动LED。本文针对LED特有的电学特性，研究设计了一种精确高效的恒定直流驱动方案。 本文在LED驱动电源设计中应用Buck型开关变换器作为主电路，详细分析了Buck变换器工作原理，研究了状态空间法在开关变换器的应用，并在连续导电模式下(CCM)对Buck变换器进行了小信号分析。在此基础之上，分析了峰值电流型Buck型驱动器的工作方式原理，并对其建模及仿真，得出良好的动态特性与 稳定性。但峰值电流控制中峰值电感电流与预期电流平均值仍有相对较大误差。为了能够满足交流输入的需求，论文设计了斩波降压的电路，分析了电路的工作原理，并对电路性能进行了功能仿真。针对峰值电流驱动电路存在电流控制精度不足的缺点，论文引入了基于PID的控制方法，并详细介绍了补偿电路及控 制电路的设计。最后对PID控制的峰值电流控制驱动器建立了小信号电路模型，进行了稳态分析，导出了传递函数。通过对其时域、频域仿真分析，验证了理论分析的J下确性。 ??? 在完成电路原理分析与电路设计的基础之上，设计制作了LED恒流驱动电源，并对其进行了性能测试。测试结果满足了预先设计的目的。