基于FAN7554的多路恒流LED驱动电源设计-电力电子与电力传动专业论文文档格式.docx

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AccordingtothedesignrequirementsofLEDappliedinelectroscope,designathree-channeloutput30wLEDelectroscopedrivepowersupply.Onthebasisofanalysisandcompareseveralexistingscheme,descriptLEDdrivepowerrequirementsanalysisindetails,designthedrivepowersupplysystemstructure,choosetheoutputplanofAC/DCisolationtypeconstant-current,thedriveoutputmodeisthree-channelparallel;

Designtherelevantfunctioncircuitsindetails,andcompletethecalculationofcircuitandtheelementparameter,itlaysthefoundationfortheoptimizationdesignofthefoundation;

Emphasesresearchconstant-currenttechnologyofthreeLEDelectroscopeundertheconditionofworkinginparallel,andsolvethecurrentmalconformationanditsapplicationproblemofpracticalapplications;

UseSabertodrivepowermodelingsimulation,thesimulationresultsaregiventodemonstratethefeasibilityofthedesignscheme.

Theresultsofsimulationandanalysisshowthatthepowersupplyefficiencyis83%,thepowerfactoris0.875,rippleis1.2%,Powerperformanceindicatorshavereachedtherequirementsofprojectdesign.

Keywords:

LEDdrive flyback high-frequencytransformer Multi-channelConstant-current

目录

第一章绪论 1

1.1课题背景和研究意义 1

1.2LED驱动电源发展现状 1

1.3本文主要工作和内容安排 2

第二章LED驱动电源整体架构设计 5

2.1LED驱动电源需求分析 5

2.1.1LED特点 5

2.1.2LED驱动需求 6

2.2驱动方案确定 7

2.2.1电源整体驱动方案确定 7

2.2.2驱动电源参数给定 7

2.2.3电源各部分方案确定 8

2.3LED驱动电源整体构架 11

2.4本章小结 11

第三章LED驱动电源一次侧电路设计 13

3.1输入保护电路设计 13

3.1.1保护回路作用 13

3.1.2过电流保护设计 13

3.1.3过电压保护设计 14

3.1.4瞬态限流保护设计 15

3.2电磁兼容电路设计 15

3.2.1电磁兼容 15

3.2.2EMI滤波器原理 15

3.3.3电磁兼容设计 16

3.3整流电路设计 17

3.3.1整流原理 17

3.3.2整流二极管设计 18

3.3.3滤波电容设计 18

3.4芯片外围电路设计 19

3.4.1FAN7554功能分析 19

3.4.2FAN7554原理分析 19

3.4.3FAN7554外围电路设计 21

3.4.4功率开关管的选择 22

3.5本章小结 22

第四章高频变压器设计 23

4.1反激式变压器工作模式分析 23

4.1.1电流连续模式 23

4.1.2电流断续模式 24

4.1.3临界连续模式 25

4.2变压器磁心设计 26

4.2.1磁心材料选择 26

4.2.2磁心尺寸设计 26

4.3变压器详细参数设计 28

4.3.1最大占空比计算 28

4.3.2电流计算 29

4.3.3电感和匝数计算 30

4.3.4线圈的绕制与绝缘 31

4.4缓冲电路设计 31

4.4.1变压器漏感分析 31

4.4.2缓冲电路设计 32

4.4.3缓冲电路原理 33

4.5本章小结 33

第五章基于多路恒流输出的二次侧电路设计 35

5.1整流二极管的设计 35

5.1.1电源二次侧原理分析 35

5.1.2二极管反向耐压值计算 35

5.1.3二极管的额定电流计算 35

5.1.4二极管反向恢复时间 36

5.2输出滤波电容器的设计 36

5.2.1等效串联电阻计算 36

5.2.2电容容量计算 37

5.3次级整流优化设计 37

5.3.1次级缓冲电路 37

5.3.2元件参数计算 37

5.4三路恒流电路设计 38

5.4.1传统多路恒定方案 38

5.4.2镜像电流源原理 38

5.5反馈回路设计 39

5.5.1反馈回路调制方式选择 39

5.5.2开关电源控制方式的设计 40

5.5.3恒流回路设计 41

5.5.4TL431外围电路设计 42

5.5.5运算放大器外围电路设计 43

5.5.6光耦外围电路设计 44

5.5.7恒压回路设计 44

5.6整体电路图设计 45

5.7本章小结 47

第六章LED驱动电源仿真分析 49

6.1系统稳态运行波形图 49

6.1.1电磁兼容输出与整流滤波输出 49

6.1.2芯片启动电路仿真 50

6.1.3芯片外围电路仿真 51

6.1.4变压器仿真 53

6.1.5反馈回路仿真 55

6.1.6参数指标计算 56

6.2电源动态特性 57

6.2.1反馈回路变化 57

6.2.2驱动脉冲信号变化 58

6.3本章小结 58

结论和展望 59

致谢 61

参考文献 63

第一章绪论

3

1.1课题背景和研究意义

在当今电源市场中，以交流市电作为输入电源的驱动与光源一体的LED投射灯具中，出于安全性考虑，这种LED驱动型开关电源已不再采用非隔离型方案。

而市场上驱动单路LED灯，恒定一路输出电流的AC-DC型开关电源也越来越多。

随着LED照明的广泛使用，如何驱动多路LED，恒定多路输出电流成为研究热点，由于未来市场会需要隔离型多路输出的LED驱动器，因此研究隔离型多路输出

LED驱动电路有实际意义。

设计出于科研项目和实验室课题研究两方面的需求考虑，设计了一款全电压范围输入驱动三路输出恒流的反激式开关电源，本设计重点研究了多路恒流的实现，并仿真了设计结果，对多路恒流的研究有着重要的意义。

1.2LED驱动电源发展现状

传统白炽灯照明正在经历一场变革。

全球气候日益变暖问题使许多国家着手使用清洁能源，美国许多州与其它欧洲国家已经停止使用低能效的传统白炽灯。

一些新技术正相继被用于取代白炽灯，其中日光灯（CFL）是主要取代方案。

虽然这种日光灯的能耗仅仅只有白炽灯的20%，但使用了有毒的物质汞。

比较而言，使用半导体照明技术的LED灯是更加高效、更加环保、更加节能的解决方案。

体积小、功耗低、寿命长和亮度高等是LED灯的主要优点，LED灯已被广泛应用于显示器、LCD背光以及汽车照明等领域。

LED照明的核心技术在于LED驱动电路，由于LED的光输出直接与LED电流相关，所以LED驱动电路在输入电压和环境温度等因素发生变动的情况下最好能控制LED中电流的大小，否则，LED的亮度将会因为输入电压或者温度等因素变化而变化，如果因为外界因素使得

LED电流失控的话，将影响LED的可靠性和寿命，并有可能失效，因此必须设计好驱动电路。

目前以交流市电驱动LED的开关电源中，主要分为两种，即恒流驱动开关电源和恒压驱动开关电源。

由于LED灯在导通后其正向压降的微小变化都会引起流过LED灯电流的变化，进而导致亮度的改变。

因此，为了消除LED正向压降变化导致的电流变化，相对于恒压驱动器而言恒流驱动器是更好地选择。

LED驱动电路的主要目的是将交流市电电压转换为恒流电源，并同时完成与LED的电压和电流的匹配[1]。

LED驱动电源是LED产业发展的保障，LED驱动电源的质量直接决定了