LED驱动电源设计毕业设计论文文档格式.docx

LED驱动电源设计毕业设计论文文档格式.docx

《LED驱动电源设计毕业设计论文文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《LED驱动电源设计毕业设计论文文档格式.docx（40页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

Prof.TangZhide

Major:

ElectricEngineering&

Automation

SchoolofElectricEngineering

ChongqingUniversity

June2011

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

ThisarticleforthepurposeofthedesignneedsofLEDdriverpower,firstlysummarizingbrieflythebasicinformationofLEDanditsdriverpower,includingBUCKcircuitaswellasitsworkingprinciplesofcontrolcircuit,thestabilityanalysisetc.ThenbasedontheUC3843electriccurrentcontrol-chipandBUCKcircuit,avehicleLEDdriverpowerhasbeendesigned,anditselectriccircuithasbeentestedthroughthesimulationexperiments.ThisarticledescribestheusagesoftheUC4843,thedesignprocessofthedrivercircuitandthespecificparametercalculationindetail.

Thisdriverpowerworksat12VDCvoltage,withBUCKcircuitasthemaincircuit,adoptingthecontrolmodeofpeakcurrent,inaccordancewiththePWMmodulationmethod,providingpowertotwoseriesconnectionsofLED,bringingaboutthefunctionsofunder-voltageprotection,overloadprotection,idle-loadprotection,slopecompensation,andreflectingtheirrespectivefunctionsinthesimulationexperiments.ThisLEDdriverpowerworksstably,withstronganti-interferenceability,wideinputrange;

stableoutputcurrent;

bychangingthewayofpowersupply,thecircuitcanalsobeusedindifferentfields.

Inaddition,thisarticlealsocarriedonamoredetailedanalysisofthesimulationexperimentresults,andcarriedoutthediscussionofabnormalfunctionsabouttheupturnedslopecompensationanddisruptionofthecurrentsampling.

Keywords：

Driverpower，Peakcurrentmodecontrol，PWM，LED，UC3843

中文摘要Ⅰ

ABSTRACTⅡ

1绪论1

1.1电光源1

1.2大功率LED简介2

1.2.1大功率LED发光原理2

1.2.2大功率LED的特性3

1.3LED驱动电源研究现状6

1.3.1LED驱动电源的分类6

1.3.2LED及其驱动电源的市场7

2降压性开关电源9

2.1开关电源的特性9

2.2BUCK电路原理分析10

2.2.1BUCK电路基本原理10

2.2.2BUCK连续导通模式11

3控制电路17

3.1开关电源的调制方式17

3.2开关电源的控制模式19

3.3峰值电流控制模式的稳定性分析22

3.3.1不稳定性的产生22

3.3.2斜坡补偿技术24

4UC3843高性能电流模式控制器26

4.1UC3843的主要特性26

4.2UC3843的工作原理27

4.3UC3843的引脚及其功能28

4.4UC3843的内部结构29

4.5UC3843的各模块具体特性32

5基于UC3843的LED驱动电源设计35

5.1电路结构35

5.1.1主电路35

5.2.2控制电路36

5.2器件选择37

5.3参数计算38

5.4最终电路42

6仿真实验43

6.1正常状态运行43

6.2斜坡补偿的效果检验45

6.3电源波动对电路的影响46

6.4电流取样点的选择对电路的影响48

7结论50

致谢51

参考文献52

1绪论

1.1电光源

灯具作为人们日常生活中接触最多电气类产品，是现代化社会不可或缺的一部分。

这些产品都经历了数十年乃至上百年的不断创新与改进，已经拥有了相当成熟的市场空间及运用领域；

这些灯具主要分为白炽灯、气体放电灯、以及一些非常规灯具，其原理相去甚远，性能也各有不同。

（1）白炽灯：

从十九世纪开始，人们就开始试着制造电光源，当时是利用电流加热真空中灯丝来达到照明效果。

直到1879年，美国发明家爱迪生制成了以碳化纤维作为灯丝的白炽灯，使得电光源能走进平常人家。

后来贾斯脱又试着用钨丝作为灯丝制成白炽灯。

之后不久，朗缪尔发明螺旋钨丝，并在灯泡内充入氮气，减缓了钨丝的蒸发。

在此后的发展中，为使灯丝和气体的接触面尽量减小，人们将钨丝从单螺旋发展成双螺旋，发光效率大大提高，这就是今天我们所见到的白炽灯。

80年代，普通白炽灯已经能高速生产并被大面积使用。

白炽灯是利用热辐射发出可见光的电光源。

尽管白炽灯发光效率很低，但价格便宜，是产量最大、应用最广泛的电光源。

（2）气体放电灯：

是由气体、金属蒸汽混合放电而发光的灯。

通过气体放电的方式，将电能转换为光能。

气体放电有多种形式，利用较广的是辉光放电和弧光放电：

辉光放电常用于霓虹灯；

弧光放电因可以产生很强的光输出，故照明光源大多采用弧光放电。

常见的照明用气体放电灯有荧光灯、高压汞灯、钠灯和金属卤化物灯等。

按照工作电压不同，气体放电灯可分为低气压放电灯和高压气体放电灯，低气压放电灯包括低压钠灯、荧光灯（日光灯）、无极灯等。

高压气体放电灯包括高压钠灯、高压汞灯、金属卤化物灯等，其中荧光灯是目前室内照明应用最普及的气体放电光源。

荧光灯在发光效率和使用寿命方面都明显优于白炽灯，是一种较为优秀的电光源。

高强度气体放电灯是由管壁高温而建立发光电弧，如高压汞灯、金属卤化物灯、高压钠灯等。

（3）半导体照明[1]：

LED（LightingEmittingDiode）即发光二极管，是一种半导体固体发光器件。

它将固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。

LED被称为绿色光源，具有节能、寿命长、体积小、环保等优点，可以广泛应用于各种背光源、显示、照明、指示、装饰和城市夜景等领域。

人们通常说的半导体照明一般是指用LED作为光源的照明，从广义上讲还应该包括LD（激光二极管）作为光源的照明，LD可以用于舞台灯光，大型室外集会、庆典、娱乐和远距离照明等。

1.2大功率LED简介

1.2.1大功率LED发光原理

LED发光二极管，是一种固态的半导体器件，是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如磷化镓、砷化镓、磷砷化镓等半导体制成的。

LED的核心是一个半导体的晶片，晶片的一端固定在引脚上作为负极使用，另一端引出作为正极，晶片的本质是一个PN结，用环氧树脂将整个晶片封装。

所以LED具有的伏安特性与普通二极管相似，在管脚两端施加正向电压时,LED处于导通状态，在两管脚之间施加反向电压时，LED处于截止状态，而过高的反向电压作用于LED上时，可能导致PN结被击穿。

与普通LED不同的是，它还能将电能转换为光能。

当PN结两端加上正向电压时，空穴由P区注入N区，相反自由电子则由N区注入P区。

进入对方区域的少数载流子与对方区域的多数载流子相结合，导致能量以光和热两种形式释放，如图1-1所示。

LED早在20世纪60年代初就已经被成功制造并推向市场，因为LED的激励响应时间短、有效寿命长、功耗低，常被用在小指示器光源和字母数字显示器等领域中。

但由于制造技术的限制，使其发光亮度小，且只有红色一种颜色，所以在照明领域难以见到它的身影，近年来，技术的进步和理论的创新，使得LED的可用性增强，例如发光强度提高、效率提高、成本大幅下降，使其得到应用领域越来越广。

图1-1LED发光原理示意图

在日常照明中[2]，由于白色的光源更贴近自然光，符合人们的使用习惯，所以LED的制造趋势向着白光LED发展。

白光LED是将钇铝石榴石（YAG）和GaN芯片一起封装制成的。

GaN芯片可以发出蓝光，蓝光激发荧光粉后，荧光粉能发出黄色光，一部分蓝光与荧光粉发出的黄光叠加，可以得到得白光。

这种通过蓝光LED得到白光的方法，构造简单、成本低廉、技术成熟度高，因此运用最多。

1.2.2大功率LED的特性

LED灯与白炽灯、荧光灯等传统光源有着不同的特性。

为了设计出更好的LED驱动电源，必须对LED的特性进行必要的了解。

（1）发热特性：

由于在LED照明应用中，一般需要同时将若干颗LED共同发光使用，所以就会产生较大的热量。

另外，掺加了荧光粉的LED，在转换波长的时候会产生热量。

LED仅在微