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本文由alwynchen0912贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。浙江大学电气工程学院硕士学位论文一种恒流型DC-DC大功率LED驱动电路的设计姓名：裴倩申请学位级别：硕士专业：电力电子与电力传动指导教师：陈辉明;王正仕20100127浙江大学硕士学位论文摘要摘要在能源和环境问题日趋严重的今天，以高效、节能、环保以及长寿命为主要特点的大功率照明白光ＬＥＤ获得了人们的重视。随着其性能的提高以及生产成本的下降，大功率照明白光ＬＥＤ将逐步取代白炽灯和荧光灯，引起人类照明史上又一次革命。与此同时，大功率从照明白光ＬＥＤ驱动电路的开发也由于大功率ＬＥＤ的应用的逐渐普及得到了长足的发展。本论文的题目来源于电源公司的合作项目，论文的目的是设计一种市场需求量大的大功率白光ＬＥＤ恒流驱动变换器，要求其在输入电压和负载ＬＥＤ灯串电压（即个数）在一定范围内变化时，仍具有高恒流精度和控制结构简单、成本低、体积小、效率高等特点。本论文的研究思路和工作内容如下：首先，论文对大功率照明ＬＥＤ的特性及发展和白光ＬＥＤ驱动电路的分类进行了介绍。接着分析了ＤＣ－ＤＣ转换电路的原理和控制策略，包括ＤＣ－ＤＣ转换电路的三种拓扑结构的原理分析、两种反馈控制模式和三种控制方式。然后，分析了本论文提出的大功率ＬＥＤ的Ｂｕｃｋ型、Ｂｏｏｓｔ型、Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ型变换器恒流输出的控制原理和恒流电路实现算法及结构。最后，论文完成了各个单元电路的分析和设计，设计制作了一台用于驱动３５０ｍＡ、ｌＷ的白光ＬＥＤ－－ＬｕｘｅｏｎＴＭＳｔａｒ的Ｂｕｃｋ型和Ｆｌｙｂａｃｋ型ＬＥＤ恒流ＤＣ－ＤＣ驱动变换器，并进行了调试实验和分析了各变量对恒流精度的影响，实验结果验证了本文理论研究和电路实现结构设计结果的正确性。关键词：大功率ＬＥＤ；恒流驱动；开关电源；ＤＣ－ＤＣ转换电路浙江大学硕士学位论文摘要ＡｂｓｔｒａｃｔＮｏｗａｄａｙｓｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｅｎｅｒｇｙｓｏｕｒｃｅｓａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｂｅｃｏｍｅｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｓｅｒｉｏｕｓ，ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｌｉｇｈｔｉｎｇｈａｓｗｏｎｐｅｏｐｌｅ’Ｓａｔｔｅｎｔｉｏｎｆｏｒｉｔｓｕｎｉｑｕｅａｔｔｒｉｂｕｔｅｓｏｆｌｏｗｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ｌｏｗｐｏｌｌｕｔｉｏｎ，ｌｏｎｇｌｉｆｅａｎｄｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．ＡｓｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｐｏｗｅｒＬＥＤｉｍｐｒｏｖｅｓａｎｄｔｈｅｃｏｓｔｏｆｐｏｗｅｒＬＥＤｒｅｄｕｃｅ，ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｌｉｇｈｔｉｎｇｗｉｌｌｒｅｐｌａｃｅｉｎｃａｎｄｅｓｃｅｎｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＨｉｇｈＰｏｗｅｒＬＥＤ，ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｉｔｓａｎｄｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔｌｉｇｈｔｉｎｇｇｒａｄｕａｌｌｙ．Ｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｓｔａｎｔｃｕｒｒｅｎｔｄｒｉｖｉｎｇｃｉｒｃｕｉｔｈａｓａｌｓｏｂｅｅｎｇｒｅａｔｌｙａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ．Ｔｈｅｓｏｕｒｃｅｓｕｂｊｅｃｔｏｆｔｈｅｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｏｒｉｇｉｎａｔｅｓｆｒｏｍａｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅｐｒｏｊｅｃｔｆｕｎｄｅｄｂｙａｐｏｗｅｒｃｏｍｐａｎｙ．ＴｈｅｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎａｉｍｓｔｏｄｅｓｉｇｎａＨｉｇｈＰｏｗｅｒＬＥＤｓｃｏｎｓｔａｎｔｃｕｒｒｅｎｔｄｒｉｖｉｎｇｃｏｎｖｅｒｔｅｒｗｈｉｃｈｉｓｈｉｇｈｌｙｄｅｍａｎｄｅｄｂｙｔｈｅｏｆｍａｒｋｅｔ．ＴｈｅａｉｎｐｕｔｖｏｌｔａｇｅａｎｄｌｏａｄｖｏｌｔａｇｅｏｆＬＥＤｓａｓｔｒｉｎｇｓ（ｉ．ｅ．ｎｕｍｂｅｒｓｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｉｓＬＥＤｓ）ｃｈａｎｇｅｓｗｉｔｈｉｎｃｅｒｔａｉｎｒａｎｇｅ，Ｉｔｉｓｒｅｑｕｉｒｅｄｓｔｉｌｌｈａｖｉｎｇｈｉｇｈ—ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｃｏｎｓｔａｎｔｃｕｒｒｅｎｔ．Ａｎｄｔｈｅｃｉｒｃｕｉｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｓｉｍｐｌｅ，ｔｈｅｃｏｓｔｉｓｌｏｗ，ａｎｄｔｈｅｈｉｇｈ．‘ＴｈｅｒｅｓｅａｒｃｈＣａｎｂｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄａｓｆｏｌｌｏｗｓ：Ｆｉｒｓｔ，ｔｈｅｆｅａｔｕｒｅｓａｎｄｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｈｉｇｈｐｏｗｅｒＬＥＤｌｉｇｈｔｉｎｇａｎｄｔｈｅｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｗｈｉｔｅＬＥＤｄｒｉｖｅｒｃｉｒｃｕｉｔｓｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．ＴｈｅｎｔｈｅｔｈｅｓｉｓａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｔｈｅＤＣ－ＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒｃｉｒｃｕｉｔｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｔｈｒｅｅｃｉｒｃｕｉｔｔｏｐｏｌｏｇｉｅｓ，ｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆｆｅｅｄｂａｃｋｃｏｎｔｒｏｌｍｏｄｅｓｃｏｎｔｒｏｌｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｃｉｒｃｕｉｔｃｏｎｓｔａｎｔ－ｃｕｒｒｅｎｔｏｕｔｐｕｔｏｆｃｏｎｖｅｒｔｅｒｉｓａｎｄｔｈｒｅｅｋｉｎｄｓｏｆｃｏｎｔｒｏｌｍｏｄｅ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍａｎｄｃｉｒｃｕｉｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｂｅｅｎｐｒｅｓｅｎｔｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｏｆｔｈｅＢｕｃｋ－ｔｙｐｅ，Ｂｏｏｓｔ－ｔｙｐｅ，ａｎｄＢｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔｔｙｐｅｈｉｇｈ?ｐｏｗｅｒＬＥＤａｎｄｄｅｓｉｇｎｏｆｖａｒｉｏｕｓｃｅｌｌｃｉｒｃｕｉｔｉｓｆｉｎｉｓｈｅｄ．Ａａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓａＢｕｃｋ?－ｔｙｐｅａｎｄＦｌｙｂａｃｋ?－ｔｙｐｅＬＥＤｓｃｏｎｓｔａｎｔｃｕｒｒｅｎｔＤＣ－－ＤＣｄｒｉｖｉｎｇｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓｅｔｕｐｆｏｒｏｆｄｒｉｖｉｎｇｓｅｖｅｒａｌ３５０ｍＡ，１ｖａｒｉａｂｌｅｓｏｎＷＬｕｘｅｏｎＴＭＳｔａｒ．ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓａｃｃｕｒａｃｙｗｅｒｅｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄＯｕｔａｎｄｔｈｅｉｍｐａｃｔｓａｃｏｎｓｔａｎｔｃｕｒｒｅｎｔａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎ．ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｈａｖｅｇｏｏｄａｇｒｅｅｍｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｃｉｒｃｕｉｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅ浙江大学硕上学位论文摘要Ｋｅｙｗｏｒｄ：ＨｉｇｈＰｏｗｅｒＬＥＤ；ＤＣ．ＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒＣｏｎｓｔａｎｔｃｕｒｒｅｎｔｄｒｉｖｅｒ；Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇｍｏｄｅｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙ；浙江大学研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝鎏盘堂或其他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作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：裴馈签字日期：≯ｐ年／月叼日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解逝婆盘堂有权保留并向国家有关部门或机构送交奉论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝鎏盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：茹／ｌ瓠签字日期：钿ｆ口年导师筝名：≯蚧签字日期：幽，?年岁月，２日ｆ月叼日浙江大学硕十学位论文致谢致谢作者在攻读硕士学位期间，得到了陈辉明教授、王正仕导师和吴新科博士的悉心指导、极大的鼓励和帮助，在此表示非常的感谢，老师们敏锐的洞察力，渊博的知识、严谨和开明的治学态度、一丝不苟的工作作风和先进的管理理念将使我一生受益。感谢实验室的师兄、师弟和师妹们在学＞－－ｊ和生活中给予我的大力支持和无私帮助。同时也深深感谢电气工程学院的领导和老师们，谢谢你们辛勤工作为我们创造了良好的学＞－－ｊ条件。感谢合作公司各位同仁所给予的无私的帮助和大力指导，同时也感谢公司能给予这次学＞－－ｊ的机会。最后，要感谢我的家人，谢谢你们的关心和支持，正是你们的全力支持，才使得我能顺利完成学业。衷心感谢百忙之中抽出时间参加论文评阅和评议的各位专家学者，感谢他们为审阅本文所付出的辛勤劳动。浙江大学硕士学位论文半导体照明ＬＥＤ驱动电路的发展与现状１半导体照明ＬＥＤ驱动电路的发展与现状１．１大功率照明ＬＥＤ的特性及发展１．１．１照明器件的发展史纵观人类照明史的发展，主要经历了光火照明、白炽灯照明、荧光灯照明三大阶段。最近兴起的半导体固体照明被认为是继荧光灯照明之后，人类照明史上的又一次历史性飞越。从本质上讲，照明史的发展就是人类不断提高照明效率的过程。最初的火光照明采用燃烧化学染料的方法来获得人类所需的光源。但由于火光的大部分光谱位于可见光光谱的范围之外，而且燃烧产生的９０％的能量均转化成了热能，因此光火照明的效率非常低。加上化学燃料的燃烧经常伴随着对环境有污染的气体的产生，人们便开始了寻找和开发发光效率更高的照明器件的历程。白炽灯的发明是人类照明史上的一次重大飞越。首先，它摒弃了传统的化学燃料，而采用电能作为发光驱动能源，因此具有无污染、易输运的优点。其次，虽然其发光频谱大部分还是落在可见光频谱之外，但它的出射光的峰值位于可见光谱的附近，因此发光效率比燃烧发光高得多。一般来说，普通的白炽灯的发光效率为１６ｌｍ／Ｗ。第三种照明技术是荧光灯照明，荧光灯利用电能作为驱动能源来激发低压汞蒸气产生波长约为２５３．７ｎｍ的窄带紫外出射光，该紫外光照射灯管内壁上的荧光粉，激发它产生占满整个可见光谱的自光。由于荧光灯的出射光波长几乎全部集中在可见光谱的某一窄带范围内，因此其发光效率大大高于白炽灯，一般为８５ｌｍ／Ｗ。半导体固体发光器件为近几年兴起的第四代照明器件。它的发光机理为：当在半导体发光二极管（ＬＥＤ）的两端加上正偏的电压时，大量的电子空穴对注入半导体，当电子和空穴在半导体中的某些特殊活性区域中复合时，即产生光子，这些光子的能量和半导体的禁带宽度有关。像荧光灯一样，由于ＬＥＤ的出射光为位于可见光光谱范围内的窄带光，所以看上去是有颜色的。要使它变成接近自然光的白光还需将出射的窄带有色光转化成占满整个可见光光谱的白光。１．１．２１．１．２．１大功率照明ＬＥＤ的特性大功率照明ＬＥＤ的优势随着ＬＥＤ效率的迅速提高、成本的不断下降，ＬＥＤ市场正在由手机的背光源和汽车仪表照明，以及亮度要求不高的特殊照明和景观照明领域向普通白光照明领域扩展…。大功率（≥１ｗ）ＬＥＤ照明光源ｎ１与传统的白炽灯，荧光灯照明光源相比，有如下优点：浙江大学硕十学位论文半导体照明ＬＥＤ驱动电路的发展与现状①节能大功率ＬＥＤ照明第一个突出的优点就是节能。虽然按一般光效定义的ＬＥＤ的发光效率并不算高，但由于ＬＥＤ的光谱几乎全部集中于可见光区域，效率可达到８０％一９０％，而白炽灯的可见光转换效率仅为１０％一２０％。预计未来大功率ＬＥＤ照明的耗电量仅为相同亮度白炽灯的１０％一２０％。②光色纯，光线质量好单一颜色ＬＥＤ的光谱狭窄，谱线单一集中在可见光波段。③寿命长普通白炽灯和荧光灯的寿命只有１０００小时，而大功率ＬＥＤ灯的寿命却可达到１０万小时。④可靠、耐用大功率照明ＬＥＤ以其特殊的电子结构保证其工作时有良好的稳定性和可靠性，甚至在水下也能长时间稳定地工作。而且它没有传统灯泡的钨丝、玻璃壳等易损部件，维护费用低廉。ＬＥＤ的工作温度范围也很宽，在－４０。Ｃ－－８５℃之间均能正常工作。⑤应用灵活体积小，便于造型，可做成点、线、面等各种形式。⑥响应快白炽灯的响应时间为毫秒级，而大功率照明ＬＥＤ的开关响应时间为纳秒级，无频闪。因其响应时间短，作汽车灯反应快，可延长刹车的反应时间，故能减少交通事故的发生几率。⑦环保大功率照明ＬＥＤ的工作电压为３－４伏左右的直流电，因而没有电磁干扰。而且不同于日光灯点亮后会产生汞蒸气及二氧化碳和其它温室气体等污染物，ＬＥＤ产生的废物很少。同时，其荧光粉的用量也仅为普通荧光灯的十分之一，利于稀土资源的可持续利用。⑧控制灵活通过控制电路很容易调控亮度，实现多样的动态变化效果。虽然与传统照明光源相比，大功率照明ＬＥＤ有着诸多优势，但目前大功率ＬＥＤ