串联谐振恒流LED驱动电源的分析及设计

1、 串联谐振恒流LED驱动电源的分析及设计作者:孙明坤, 周雒维, 罗全明, SUN Ming-kun, ZHOU Luo-wei, LUO Quan-ming作者单位:输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室,重庆,400044刊名: 电力电子技术英文刊名:POWER ELECTRONICS年,卷(期:2010,44(8被引用次数:0次参考文献(4条2.Wing Yan Leung.Tsz Yin Man.Mansun Chan A High-powerLED Hriver with Power-efficient LED Curent Sensing Cireuit 20083.De Br

2、itto J R.Demian A E.De Freitas L C A Proposal of Led Lamp Driver for Universal Input Using Cuk Converter 20084.Baddela S M.Zinger D S Parallel Connected LEDs operated at High Frequency to Improve Current Sharing 2004相似文献(10条1.期刊论文李传伟基于冗余技术的模块化发光二极管驱动电路-光源与照明2010,""(2发光二极管(LED作为一种全新的照明技术在医疗

3、领域得到广泛的应用,为确保其稳定工作,其电源驱动电路采用模块化冗余设计技术,以高度的容错性来提高了供电的可靠性.2.学位论文顾琳琳无电解电容的发光二极管照明AC/DC电源的研究2009LED照明电源是一个PFC变换器,将输入交流电压变换为稳定的直流电压,供给LED驱动器。由于LED照明电源的输入功率是脉动的,而输出功率是平直的,因此需要一个储能电容来平衡脉动的输入功率和恒定的输出功率。一般储能电容容量较大,通常选用电解电容,但是电解电容的寿命只有几千小时,远远短于LED的寿命(>50,000小时,这使得LED照明电源与LED的长寿命不匹配。本文的研究目的是在满足输入功率因数不低于0.9的

4、前提下,提出减小储能电容容量的方法,用薄膜电容来替代电解电容,以延长LED照明电源的使用寿命。 本文提出增大储能电容电压纹波的方法来大幅度减小储能电容容量,这样可以采用薄膜电容替代电解电容。为了保证Boost PFC变换器的正常工作,本文推导了储能电容电压最大值、最小值和平均值与储能电容容量大小的关系,并给出储能电容容量的选取原则。为了进一步减小储能电容,本文分析PFC变换器的输入功率脉动与输入功率因数之间的关系,提出在输入电流中注入适量三次谐波的方法。根据照明电源的标准,输入功率因数不能低于0.9,因此注入三次谐波的幅值不得超过基波的48.4%,此时储能电容容量可以减小到输入功率因数为1时的

5、65.6%。论文还给出三次谐波注入的具体实现方法。 基于上述减小储能电容容量的方法,本文提出一种无电解电容的两级式LED照明电源方案,其前级为Boost PFC变换器,后级为Flyback变换器,它们均工作在电流临界连续模式。论文讨论该方案的主电路参数设计,给出Boost PFC变换器和Flyback变换器的小信号模型,并进行闭环设计。 本文完成一台60W原理样机进行实验验证。实验结果表明本文所提出的方法是可行的。针对半导体发光二极管(LED作为照明的驱动特性,设计了一种基于开关电源的自适应LED驱动电路。利用高密度电源控制芯片sa7527实现了LED的恒流驱动和过压保护,通过对输出光强和LE

6、D温度的检测实现了光衰的自动补偿功能。实际应用表明,该驱动电路可满足LED作为照明的实际需要.并且具有宽电压输入范围、高效率和光衰补偿功能。针对半导体发光二极管(LED作为照明的驱动特性,设计了一种基于开关电源的自适应LED驱动电路.利用高密度电源控制芯片sa7527实现了LED的恒流驱动和过压保护,通过对输出光强和LED温度的检测实现了光衰的自动补偿功能.实际应用表明,该驱动电路可满足LED作为照明的实际需要.并且具有宽电压输入范围、高效率和光衰补偿功能.5.学位论文沈慧大功率照明LED恒流驱动芯片的设计2006大功率LED以其高效、节能、环保、寿命长、可靠性高等优点正在逐渐取代传统的白炽灯

7、、荧光灯成为新一代照明光源。随着大功率照明LED性能的提高及生产成本的降低,其应用领域正由屏幕背光源以及一些对亮度要求不高的景观照明领域向普通白光照明领域扩展。与此同时,与功率型LED配套的驱动集成电路的研发也由于功率LED应用的逐渐普及得到了长足的发展。本文研究了两种工作于不同模式的1W大功率白光LED恒流驱动集成电路,旨在当电源电压或环境温度变化时为大功率LED提供恒定的驱动电流。这两块恒流驱动集成电路均采用5V0.6m标准CMOS工艺制造。将恒流控制部分电路和功率驱动MOS晶体管集成在同一芯片上,从而实现了功率器件和控制电路的兼容集成设计。取样电路采用抽取整个功率驱动MOS管的一个小单元

8、作为取样MOS管的一体化设计,这使得取样MOS管和功率驱动MOS管工作于同一电流密度下和同一温度区域中,从而使取样电流更准确地反应驱动电流的变化,进而提高了对驱动电流的控制精度。针对串联饱和型恒流驱动工作模式下电源效率低的不足,研究了脉宽调制型恒流驱动集成电路,使电源效率可提高至87%。在脉宽调制型驱动集成电路中,可通过增大功率驱动MOS管宽长比的方式使电源效率进一步提高。此外还研究了高宽长比功率驱动MOS晶体管的版图优化设计,通过采用高密度的版图结构使有效宽长比密度提高了一倍,从而使其占用的版图面积为缩小为原来的一半。串联饱和型恒流驱动集成电路由片上集成的功率驱动MOS晶体管和带隙基准源电路

9、,取样反馈控制电路,输出缓冲电路等几个主要功能模块组成。该恒流驱动电路主要通过取样电路对功率驱动MOS管上的驱动电流进行取样,再利用反馈控制电路使取样电流恒定,从而达到使1W大功率LED的驱动电流恒定在350mA的目的。该恒流驱动电路可实现在5V电源电压有10%跳变的情况下使驱动电流的变化被控制在1.7%以内;在环境温度由25升高至85时,驱动电流仅减小1.1%。脉宽调制型恒流驱动集成电路主要由模拟部分的积分电路、基准源电路和数字部分的分频电路、整形电路、驱动电路、比较器电路组成。该恒流驱动电路输出平均值为350mA的脉冲电流作为1W大功率LED的驱动电流。通过对脉冲驱动电流的取样传感相应调整

10、其占空比使平均驱动电流保持恒定,从而使只与平均电流有关的LED的照度维持恒定。在5V电源电压有10%跳变时,平均驱动电流的变化可被控制在4.5%以内。脉宽调制型驱动集成电路最显著的特点是可实现高达87%的电源效率高,与以前设计的串联饱和型恒流驱动芯片相比提高近25%。研究表明,效率可以通过增大功率驱动MOS管宽长比的方式进一步提高。本文研究试制的1W大功率LED恒流驱动芯片已进入应用研究阶段,已成功应用于1WLED照明灯具中。ZHOU De-jia基于滑模控制的LED恒流电源研究-电工电能新技术2008,27(4发光二极管(LED由于发光效率高、寿命长等优点在照明领域得到了越来越多的研究,但其

11、伏安特性的非线性和温度敏感性为LED的高性能控制带来了难度.本文基于Boost变换器,提出了一种应用于LED照明系统恒流电源的新型滑模控制(SMC方法,建立了新的滑模面函数,无需非线性负载的复杂模型.采用PSIM软件进行仿真,在实际50W光伏LED照明系统中进行了实验,将SMC与常规电流反馈PI控制方法进行了对比研究.仿真和实验结果表明在LED照明系统中采用本文提出的SMC方法,具有算法简单、动态响应快、鲁棒性好等优点.7.学位论文何伯钧LED显示屏的驱动电源设计和扫描算法研究2009LED显示屏自问世以来经历了飞速发展,如今已经成为了平板显示器的一个重要产品。LED显示屏具有亮度高、功耗小、

12、颜色鲜艳等特点,能完成实时性、多样性、动态性的信息发布任务,胜任各种户外公共场合。高效节能和保护环境已成为当今世界发展的重要议题。因此,为LED显示屏提供高效节能的电源及其驱动技术,就成为了LED大屏幕显示技术得到推广普及的关键性问题。本文设计了一种低功耗、小成本的LED显示屏驱动电源,并在此基础上研究了LED显示屏的一种时序扫描算法。采用半桥式开关电源作为LED显示屏驱动电源的基本拓扑,完成了EMI滤波器、主电路和控制驱动电路的设计工作:利用FPGA和VHDL语言设计了基于PWM技术的闭环反馈控制,实现了恒压电源的基本要求;并在电源输出整流侧采用同步整流的设计方案,利用低导通阻抗的电力MOS

13、FET,使整流损耗得到了大大降低。研究了LED显示屏的基本扫描算法,介绍了LED显示屏的一些基本常识和概念,利用FPGA和VHDL语言设计了一种简易的LED显示阵列。仿真和实验研究表明该电路结构简单、控制方便,扫描算法简易可行,满足了LED显示屏时序扫描控制的基本要求。8.期刊论文吴春富两种简单实用的测定相序电路-龙岩师专学报2002,20(6通过晶闸管、发光二极管等元件组成的电子线路及用单相功率表组成电路测定三相电源相序.电子学研究与进展2006,26(3-长春大学学报(自然科学版2006,16(6近年来高光效、高亮度的白光LED 的开发成功,使得LED 在照明领域的应用成为可能.LED 将发展成第四代光源,即半导体照明.进入半导体照明时代一方面要加强LED的机理工艺的研究,提高LED的效率,降低成本,另一方面由于LED