LED照明用恒流电源变换器设计报告

1、LED照明用恒流电源变换器设计报告马正，常艳芬，徐冬摘要本系统是基于反激式变压器和 PW棉制器uc3525的LED照明用恒流电源， 该系统以stm32单片机为控制核心，采用16位精度的DA转换器DAC8811通过 单片机和按键控制给定电压量，实现了输出电流10mA的步进控制；并采用12精度AD转换器ADS7886采集输出电压值和输出电流，测量精度优于2%且通过 LCD12864夜晶显示。系统采用uc3525的硬件反馈实现了题目要求的1%勺电压和 负载调整率，总之，本作品工作性能稳定，达到题目要求的各项技术指标。关键词：LED恒流源步进反馈一.方案论证与比较1 、PWM6制芯片选择采用电流型PW

2、M控制芯片uc3842,该芯片具有内环电流，外环 电压特性的双回路反馈系统，可以同时检测输出电压和动态开关管电流， 动态反 馈速度比电压型PWMI制器快，也可以达到理想的调整率，但该芯片需要采集开 关管电流，控制复杂，易引入较大的干扰，工作不稳定，故在反馈速度要求不高 时不米用。采用电压型PWM6制芯片uc3525,该芯片具有最大95%空比输出，反 馈回路简单，只采集输出电压，应用方便，结合外围 PI调节器，可以很好的满 足题目的调整率求，故选用此芯片。2 、PFC方案选择采用TI平均电流型PFC5片UCC28019该芯片应用成熟，电路简单，不 需要采集开关管电流，适合应用在boost结构，电

3、流连续的工作状态，不适合工 作在反激式变换器中，因为反激式变化器的输入电流是不连续的。 故不采用此芯 片。采用临界导通模式的PFC芯片UCC28051该芯片工作在临界导通模式， 电感电流不连续，工作频率不固定，需要检测开关管电流和电感电流，当电感电 流达到输入电压采样的正弦半波的峰值时开关管关闭，当电感电流为零时，开关管重新导通，适合应用在反激式变换器中，故选用次芯片。二.电路设计及参数计算1 .主回路器件的选择与参数计算1.1 开关管的选择由变压器二次侧电压Ui=36V,系统输出电压 Uo=36V以下，输出电流Uo Io 36 0 35一，.Io=0.15-0.35A可知，输入电流有效值IR

4、MS= V =0.35A通过电感Ui 36的峰值电流I peak = V2I RMS = V2父0.35A = 0.495A结合最大输出电压和最大输出电流，并考虑一定的余量，我们选择IRFP460,其Vdss =500V , Rdss C0.27C ,Id =18.4A,完全能满足题目的要求。1.2 续流二极管的选择由于采用反激式拓扑结构，通过续流二极管的最大电流为0.495A,承受反向的最大电压值为36V,为此选用MUR3060,其允许通过的最大正向电流为 30A, 反向耐压典型值为400V,完全满足题目的要求。主电路设计电路图为：输入侧有开关管关断电压过冲保护，输出侧有续流二极管关断过流保

5、护。1.3 反馈采样电路输出电流经1.09。的电流采样电阻采用后，经INA128放大后，输入到加法 器的一个输入端，加法器的另一个输入端用 DA给定，这就实现了数控输出电流。输出电流最大值为350mA, AD的基准源电压为4.096V,输出电流采样电 阻为1.09欧姆，所以电流采样放大倍数为4096/0.35=11.7,为留有余地，放大倍 数取(1+50/6.8) =8.35.电压采样电阻计算，最大输出电压为36V, AD的基准源电压为4.096V,故 分压比为36V/4.096V=8.79,为留有余地，电阻分别取 91k和10k。反馈电压取样电阻计算：在36V输出时，反馈电压必须是4.096

6、V,所以电阻 分别取300K定值电阻和100K滑动变阻器。过压保护：当输出过压超过36V时，继电器动作，将反馈点切换到电压反馈，将输出电压稳定在36V,实现过压保护。1.4 线性光耦隔离电路：因为输入地与输出地不同，故反馈还需隔离，通过光耦隔离实现了输出与输 入的地隔离。1.5 控制电路的设计与参数计算因为UC3525单路输出PWM波最大占空比为50%,为了满足输出占空比的 要求，我们采用将UC3525的11和14脚各连接一个50电阻后再连接于一点输 出，可实现几乎100%的占空比输出。电路图如下：1.6 外界明暗条件检测电路:当没有光照时，二极管截止，非门输出保持为 1。当外界有光照时，二极

7、管 反向导通，电阻上的电压增大，当光照到了一定强度时，非门输出翻转，由 1 变0,单片机检测到0信号，表明外界光照较强，单片机就通过 DA控制输出电 流，直至电流减小到200mA以下。1.7 EMI、保护电路设计上图为交流侧输入EMI滤波。1.7.1 保护有输入空气开关过流漏电保护；1.7.2 输入5A保险丝过流保护。1.7.3 LED负载0.4A保险丝过流保护。1.8 输出滤波计算输出纹波最大值为06K竺*mV C、/dTSIoVpp )C计算可得输出纹波为5mV是的电容为1356uF这里取4700uF.1.9 .提高效率的方法选用导通电阻小的开关管，抑制开关管电流、 电压过冲，减小PWM控

8、制信号线的杂散电容，提高其上升沿和下降沿的陡峭度，抑制开关损耗。2、系统软件框图：选项一3、系统硬件框图:隔离变压器三.测试表格和数据。1、测试条件和仪器室温，Victor8155多功能万用表1.1 电压调整率题目要求：电压调整率 Su< 1%:负载为10个LED,调整Ui,使U2在32Vq40V范围 内变化时，Io变化不超过± 1%;输入电压V323436384010变化输出电流mA2512512512522520.3%1.2 负载调整率题目要求：负载调整率 Sl< 1%： 5=36V ,负载由5个LED增加至10个，Io变化不超过 ±1%;负载个数5个10个

9、调整率输出电流 mA(250mA )251251小于1%1.3 步进功能给定电流(mA)150170190210230250270290310330350输出电流(mA5272293313334355误差（%）210.50.400.60.710.91.11.4实际电 流（mA）149168189220230251282334354测量电 流（mA）150.1168.8189.5220.6230.9251.7283.5334.8355.4误差（）0.70.40.20.20.40.30.50.30.21.5 效率题目要求：效率” >70% 6=36V、负载为10个LED