led驱动电源与 控制系统的分析与设计

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1、第1章绪论距，例如高性能的LED芯片依然需要进口，依赖国外的大公司，自身拥有的自主产权的技术专利很少，产业的规模化还是偏小。为了打破这些制约因素，加速我国LED产业的发展，必须要继续集中科研力量，突破技术难点，使找国掌握LED技术的核心技术，加速产业化进程，大力推广LED应用。1．3本文研究的主要内容本文在实验室背景下设计制作了一套功率因数高、效率高的LED驱动电路。在LED驱动电路设计完成的基础上，运用AVR系列单片机AcIIle窑a128开发出了一套智能照明控制系统，该智能照明系统包含温度检测模块、光照检测模块，

2、把智能模块与A、，R单片机相结合，通过PWM调光的方式实现对LED照明灯具光亮度的自动控制，进一步达到节能的目的。论文分为七章，具体安排如下：第一章绪论。首先介绍了课题的研究背景和意义，以及国内外的研究现状，简单的介绍了LED光源的发展进程及优点，总结了LED照明灯具的发展现状。第二章LED驱动电源的基本知识。首先介绍分析了LED驱动电源的相关知识，包括LED的发光原理、发光特性以及相关变换器的知识，最后给出了LED照明灯具的设计内容和驱动电源的设计方案。第三章PFC电路的研究与设计。完成了LED驱动电源的前级AC／

3、DC部分的设计，其中包括功率因数校正的设计、EMI电路的设计、反激式变换器的设计以及控制环路的设计。第四章LED恒流驱动电源的设计。首先研究分析了LED恒流驱动电路的特点及其基本结构，最后完成LED驱动电源的后级恒流驱动部分的设计，并对设计的驱动电路进行了仿真。第五章LED调光控制系统的设计。LED的软件和硬件部分的设计，包括温度检测模块的设计、光照检测模块的设计，以及PwM调光方式的介绍，并利用AvR系列单片机A缸Ilegal28设计了LED照明控制系统。第六章LED照明系统测试结果与分析。主要介绍了照明系统的测试

4、结果和结论分析。第七章结论与展望。对本研究内容进行总结，并提出了下一步继续努力的方向。第2章LED驱动电源的基本知识2．1LED发光原理及其相关特性LED是英文LightEmittillgDiode(发光二极管)的缩写，是一种固态半导体器件，当LED两端有正向电压时，半导体中的载流子发生复合，多余能量会以可见光的形式被释放出来，其发光原理图如图2．1所示。LED的整体结构如图2．2所示，其基本结构是由可发光的半导体材料组成，固定在支架上，外围有引线引出，支架四周用环氧树脂包裹，对结构内部的芯线起到保护作用，所以LED

5、的抗震性能好。图2．1LED发光原理图反阴金线图2．2LED结构图P、N型半导体组成的晶片是发光二极管的核心组成部分，在P型、N型半导体中间存在一个过渡层，称之为P-N结。在某些半导体的PN结中，当多数载流子与注入的少数载流子复合时，多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能，二极管发光；当PN结两端加上反向电压时，少数载流子将难以被注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。当LED工作在正向状态时，电流从LED阳极流入、阴极流出，则LED会发出不同颜色的光，发光强度

6、的大小与通过其中的电流大小有关。由以上的分析可知，LED是发光二极管的一种。因此，它也具备二极管所有的一般特性，即电学特性、热学特性以及光学特性，这里着重分析研究LED的电学特性，即电压Ⅳ)一电流(I)间的相互作用关系，即伏安特性(简称V．I特性)。LED的伏安特性也遵循PN结的整流方程，这与普通的二极管是类似的，只是LED的伏安特性曲线比普通二极管的较陡一些。LED伏安特性曲线如图2．3所示，由图形曲线可知该曲线是非线性变化的，流过LED的电流越大，LED的等效电阻就第2章LED驱动电源的基本知识越小，由LED的此

7、种特性可知，通过LED灯的电压小幅度变化就可能会引起很大的电流变化。图2．3LED伏安特性曲线由于LED属于由电流直接驱动的低压型器件，具有单向导电性，通过LED的电流大小将会直接影响其发光亮度和色温，又加之传统的交流市电不能直接为LED供电，因此，LED发光的效率和可靠性与LED驱动电源的效率和可靠性密切相关，现行的方法主要是用开关电源来直接驱动LED工作。开关电源的工作频率一般很高(KHz)，然后再运用电力电子相关技术来控制开关管的通断，从而确保开关电源的输出电流或输出电压恒定，因此LED驱动又分为恒流驱动和恒压

8、驱动。由上图LED伏安特性曲线可以看出，LED正向工作电流I与其正向工作电压V大致成指数变化。如果LED采用恒压电源驱动，则LED两端电压微小的变化都会引起电流的大变化，进而LED的亮度也会随之发生变化，严重时会对LED灯具造成不可恢复的损坏。所以，作为驱动LED的开关电源，易选用恒流输出方式。2．2LED驱动电源技术在开关电源的设计设计之前，