50W LED驱动电源研究与设计

题（中、英文）目50WLED驱动电源研究与设计TheResearchandDesignof50WLEDDrivedPowerSupply作者姓名王蓓宣荣喜教授工学提交论文日期二○一四年一月电力电子与电力传动指导教师姓名、职称学科门类学科、专业代号分类号10701TN6公开1111122686学号密级西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。本人签名：日期西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再攥写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。本人签名：日期导师签名：日期摘要摘要随着半导体技术的快速发展，LED(LightEmittingDiode)照明已经在生活、生产中扮演着重要的角色。与传统的LED开关电源相比，新型LED照明技术因其具有可靠性高、电气隔离、光学调光、环保性能好等优点而成为未来节能照明的发展方向。针对LED的特性研究，论文设计了一款LED恒流驱动电源。本文设计的驱动电源采用两级驱动结构。为了提高变换器输入端功率因数，减少对电网的谐波污染，前级电路采用了PFC技术，对BoostPFC电路的工作原理进行了详细研究，对FAN7527B的外围电路进行了详细的设计。为了减小开关损耗，提高变换器的效率，后级电路采用了准谐振的反激变换技术，对准谐振反激电路的工作原理进行分析，设计了芯片STR-Y6753的外围电路。开关电源的输出级采用芯片AP4310完成恒流恒压的功能。采用Saber软件对LED电源进行了建模仿真，得到电路的工作性能参数。仿真结果分析表明，LED开关电源工作效率在85%以上，功率因数为0.90，纹波系数在1%以内，验证了设计方案的可行性。关键词：LED驱动电源功率因数校正准谐振模式AbstractAbstractWiththerapiddevelopmentofsemiconductortechnology,LED(LightEmittingDiode)illuminationhasplayedanimportantpartinourlifeandliving.Comparedtotraditionalswitchingpowersupply,newLEDilluminationtechnologyhasmanyadvantages,suchaslonglifetime,highreliability,single-stageelectricalisolation,opticaldimming,SCRphaseddimmingandsoon,sonewLEDilluminationtechnologyhasbecamethefuturedevelopmentdirectionofenergysavinglighting.AccordingtothecharacteristicsofLED,AconstantcurrentLEDdrivepowerisproposedinthispaper.Twolevelstructureisadoptedinthedesignofdrivingpower.Inordertoimproveconverterinputpowerfactorandreduceharmonicpollution,thefront-endcircuitadoptsPFCtechnology,theworkingprincipleofBoostPFCcircuithasbeenstudieddetailed,andtheperipheralcircuitofFAN7527Bisdesignedindetail.Inordertoreducetheswitchinglossesandimprovetheefficiencyoftheconverter,thequasiresonantagainstcatastrophicchangetechnologyisadoptedinthelevelaftercircuit,quasiresonantflybackcircuitworkingprincipleisanalyzed,andtheperipheralcircuitofSTR-Y6753isdesigned.ConstantcurrentoutputofthedriverwasdesignedbasedontheAP4310.Inordertogettheworkingperformanceofthecircuitparameters,theSabersoftwareisusedtosimulatetheLEDpower.ThesimulationresultsshowthattheLEDpowersupplyefficiencyis85%,thepowerfactoris0.90,rippleiswithin1%.Powerperformanceindicatorshavereachedtherequirementsofdesign.Keywords:LEDLEDDriverPowerFactorCorrectionQuasi-Resonant目录目录第一章绪论.....................................................................................................................11.1课题背景和研究意义.........................................................................................11.2现状及发展方向.................................................................................................21.3本课题研究目的及主要内容.............................................................................3第二章开关电源原理分析与LED伏安特性...............................................................52.1LED发光原理及电学特性................................................................................52.1.1LED的发光原理.....................................................................................52.1.2LED的电学特性.....................................................................................52.2PFC关键技术.....................................................................................................72.2.1功率因数定义..........................................................................................72.2.2功率因数校正技术（PFC）分类..........................................................82.2.3APFC控制方法.......................................................................................92.2.4基于Boost电路的PFC变换器..........................................................102.2.5在LED电源中实施功率因数校正的意义..........................................132.3准谐振反激式开关电源的原理及实现方式...................................................132.3.1反激变换器电路....................................................................................142.3.2准谐振概念及工作原理.......................................................................162.4本章小结...........................................................................................................17第三章LED驱动电源系统设计...................................................................................193.1LED驱动电源需求分析..................................................................................193.2LED驱动电源参数指标..................................................................................203.3系统整体架构...................................................................................................213.4本章小结...........................................................................................................21第四章LED驱动电源电路设计..................................................................................234.1输入保护电路设计..........................................................................................234.2EMI滤波器设计........................