一种原边控制的离线式小功率反激式LED照明驱动系统的设计

摘要

随着全球能源危机的迫近与环境污染的加剧，节能环保的观念己深入人心。由于LED照明技术具有节能、环保、寿命长、免维护、易控制等特点，LED照明正在逐步取代传统的照明成为继白炽灯、日光灯和节能灯之后的第四代照明光源。随着各国相继制定淘汰白炽灯的路线图，LED照明技术逐渐受到重视并推广。LED的伏安导电特性使得对LED适合采用恒流驱动。传统住宅照明的需求推动离线式小功率LED照明技术成为近年来国际研究的热点。
　　本文由传统的电源变换器拓扑入手，介绍了功率级的拓扑结构和控制方法及调制技术。考虑到离线式LED照明应用广阔的特点，为了进一步减小照明系统的成本，本设计采用单级原边控制的反激式驱动拓扑。单级拓扑相对两级拓扑设计结构简单，元件成本低，但是也具有输出纹波较大和输出准确性较差的缺点。隔离式的离线式拓扑结构可以保护系统免受由线路电涌或接地回路引起的高电压和大电流的损害。原边反馈控制方式既节省了一个反馈光耦，减小了系统空间，同时磁性元件的反馈结构提高了设计的可靠性。
　　本文提出了一种新型的可调消隐时间的前沿消隐电路。针对主要由功率管的关断延时引起的输出电流的线性调整率较差的缺点，设计了一种新型的片内自适应功率管关断延时检测电路来提高功率管的关断延时检测的准确度，进一步改善了设计灵活性，并提高了系统的线性调整率。
　　论文完成的单级式原边控制的反激式LED恒流驱动系统，采用Chartered0.35-μm工艺设计电路，变换器开关频率小于200 kHz。本文提出的新型的具有可调消隐时间的前沿消隐电路应用到驱动系统中。通过Cadence软件完成系统仿真，系统仿真的效率可达74.4％，输出功率5～13W;通过采用改进的峰值电流采样技术与内置自适应功率管关断延时检测技术，输出电流随输入电压的线性调整率由23.2％减小到小于1.2％。

目录

摘要

第一章 引言

1．1 研究背景

1．2 LED驱动研究现状

1．3 论文的主要工作

1．4 论文的组织与安排

第二章 开关电源变换器技术

2．1 开关电源变换器拓扑简介

2．1．1 开关电源变换器拓扑简介

2．1．2 反激式变换器拓扑

2．2 反激式变换器分析

2．2．1 连续导通模式下反激式变换器稳态关系与小信号模型

2．2．2 不连续导通模式下反激式变换器的稳态关系与小信号模型

2．3 电源变换器的控制技术

2．3．1 电压模式控制

2．3．2 电流模式控制

2．4 反激式LED驱动变换器研究现状

2．4．1 功率因数校正

2．4．2 反激式LED驱动

第三章 反激式恒流输出变换器系统设计

3．1 系统设计分析

3．1．1 整体结构框架

3．1．2 恒流输出设计原理

3．1．3 系统误差来源分析

3．2 主要元件选型与设计

3．2．1 变压器的匝数比选择

3．2．2 开关频率设定与变压器设计

3．2．3 RCD缓冲电路

3．2．4 输出滤波电容

3．3 系统模型仿真

第四章 电路设计

4．1 软启动与补偿的设计

4．1．1 软启动与补偿模块

4．1．2 软启动信号

4．2 开关信号发生电路

4．3 可调前沿消隐电路设计

4．4 误差补偿设计

4．5 比较器的设计

4．6 过流过压保护电路的设计

第五章 版图设计与系统仿真

5．1 版图设计

5．2 系统仿真

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

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