led恒流驱动开关电源的分析与设计

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1、浙江理工大学硕士学位论文LED恒流驱动开关电源的研究与设计第一章绪论1.1引言开关电源是一种采用高频开关方式进行电能转换的低损耗电源，被誉为高效节能电源。早在上世纪五十年代，开关电源相关的技术便得以开发运用。早年发明的自激推挽式单变压器、双变压器和提出的无工频变压器式开关电源方案，有力地推动了开关电源技术的进步[1]。经过半个多世纪的发展，开关电源技术越来越成熟，现已广泛应用于各种电子设备中。开关电源由线性稳压电源发展而来。与线性稳压电源相比，虽然开关电源的设计比较复杂，有些性能比不上线性电源，但开关电源的优势体现在电源效率、体

2、积和重量等方面。大多数线性稳压电源的效率仅为45%左右，而开关电源的效率可达70%~90%，远高于线性稳压电源。此外，传统20kHz开关电源的尺寸仅为线性稳压电源的1/4，而且频率越高开关电源的尺寸相对于线性电源越小。但开关电源也有自身的缺点：其输出电压的稳定性较差，输出纹波电压和噪声电压较高，对负载变化的瞬态响应时间较长。LED是发光二极管的简称，它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能。这种电子元件早在1962年出现，早期它只能发出低光度的红光，经过技术和工艺的不断发展，如今它已能发出所有可见光及部分不可见光，光亮度也显

3、著提高。LED作为一种绿色环保型的半导体器件，被认为是新世纪最具价值的光源。与普通光源相比，它光线柔和，光谱纯净，对使用者的视力影响较小；此外，LED的电光转换效率高，发热量较低，能源的耗费很小；而它最大的特点是节能环保，使用寿命长。如今，LED已广泛应用于视频屏幕、车辆照明、景观照明等领域。可以料想，在不久的将来LED照明将取代传统照明，走进千家万户[2]。LED驱动电源是把电源供应转换为特定电流电压以驱动LED发光的电源转换器。通常情况下，LED驱动电源的输入包括高压工频交流电（市电）、低压直流电、高压直流电等。而其输出大多

4、是为随LED正向压降值变化而改变电压的恒定电流源。LED驱动电源的性能直接影响LED的使用寿命。因此，研究LED驱动电源的工作原理，探究提高LED驱动电源性能的方法，设计高效率、高可靠性的驱动电源方案是每个电源研究设计者必不可少的探究过程。1万方数据浙江理工大学硕士学位论文LED恒流驱动开关电源的研究与设计1.2国内外研究现状及发展方向1.2.1开关电源的现状及发展方向开关电源是利用现代电力电子技术，通过控制功率开关管导通和关断的时间比率，维持输出稳定的一种电源。早在30年前，开关电源技术已广泛应用于计算机。经过几年的发展，开关

5、电源在电子设备和家电领域得到了应用，开关电源技术进入快速发展阶段[3]。如今，开关电源以小型、轻量和高效的特点广泛应用于电子设备。开关电源的频率也从20kHz提高到几百千至几兆赫兹。如今，在改革创新的时代背景下，各种新技术、新器件和新工艺不断问世，开关电源的应用不断普及[4]。我国对开关电源技术的研究起步较晚，技术研究的时间不长，技术相对落后。上世纪九十年代初我国成功研制出工作频率为200kHz的高频开关电源。经过几年的探索，我国开关电源技术逐渐发展。由于当时国内开关电源技术的不够成熟，国内电源市场主要被国外品牌所占据[5,6]

6、。但是，随着国内技术的进步和生产规模的扩大，近几年，国内自主研发的电源产品正在快速崛起，在中小功率电源市场逐渐占据主导地位。2010年以来，随着国家一系列宏观政策的落实和全球经济的稳定，我国电子信息产业呈现快速的发展势头[7]。但与国外的开关电源技术相比，我们还存在一定差距。占据国内电源市场的目标任重道远。目前，开关电源正朝着高频率、高可靠、低损耗、低噪声和模块化的方向发展。开关频率的提高有利于开关电源的体积减小，重量减轻，动态性能的改善[8]。但单纯的追求高频会增大噪声，因此尽可能的降低噪声是开关电源的另一发展方向。绿色节能型

7、和数字智能化也是开关电源的发展趋势。国外许多IC厂家都在大力开发低功耗、节能型开关电源集成电路[9]。荷兰的Philips公司将节能高效放在重要位置，研发出一系列“绿色芯片”。数字电源可通过远程诊断确保系统工作的稳定性，其迅速推广为实现智能化电源系统创造了条件。1.2.2LED的现状及发展趋势目前，世界上有数百家公司和研究机构从事LED制作工艺和相关设备制造的研究和开发工作。居于领先水平的跨国大公司多有原创性专利、引领技术潮流，占有绝大多数的市场份额[10,11]。在LED的核心专利技术中，特别是白光、大功率LED灯的热平衡问题

8、等关键专利，一直被国外厂商垄断。但近期，我国研究团队已攻克LED灯散热难的难题，成功2万方数据浙江理工大学硕士学位论文LED恒流驱动开关电源的研究与设计研发出一款集自主研发新型芯片、新型光源片、导热基板于一体的新型节能灯具材料。其可实现快速散热，不仅能源消耗少，