高昌星-LED驱动电源的设计

1河南科技学院2009届本科毕业论文（设计）论文题目：LED驱动电源的设计学生姓名：高昌星所在院系：机电学院所学专业：应用电子技术教育指导老师：仝祥云完成时间：2009年5月20日I摘要对于一般照明而言，人们更需要白色的光源。作为一种新型的光源，LED具有无污染、长寿命、耐震动和抗冲击的鲜明特点。虽然白光LED的发光效率正在逐步提高，但是与LED灯配套的驱动器性能不佳，故障率高，成了LED推广应用的瓶颈。本文介绍了一种照明用LED高效驱动电源的设计方法。本设计的红、绿、蓝三色各自采用单独的驱动电路，通过脉宽调制方式来调节LED灯的亮度，便于实现颜色的多样化；采用开关电源供电方式，输入电压范围广、抗干扰性好、驱动效率高，保证了该驱动板在不同场合、不同区域内都能正常使用。关键词：LED，电源，驱动IIThedesignofLEDdrivespowerABSTRACTForgenerallighting,peopleneedmorewhitelightsources.Asanewlightsource,LEDwithpollution-free,long-life,vibrationandshockresistanttothedistinctcharacteristics.Atpresent,theluminousefficiencywhiteLEDisgraduallyimproving,thecommercializationofthedevicehasreachedtheleveloftheincandescentlamp,butthefactshouldnotbeoverlookedthattheLEDlightsandsupportingthedriverdidnotkeepupwithatimelymanner,thedrivecircuitpoorperformance,faultRateishighandpromotetheuseofLEDbecomethebottleneck,therearemanytechnicalissuesneedtostudyandsolve.ThispaperintroducesahighlyefficientlightingwithLEDdrivethepower.Red,greenandbluecolourofthedesignuseseparatedrivecircuitrespectively,throughthePWMmodetoadjustthebrightnessLEDlightstofacilitaterealizationofthediversityofcolorsusedtoswitchpowersupply,inputvoltagerangewidely,anti-Interferenceofthegood,high-efficiencydrivetoensurethatthedriveplateondifferentoccasionsindifferentregions,isnormallyavailable.KeyWords：LED，Power，DriverIII目录1绪论..........................................................................................................................11.1课题研究的背景...............................................................................................11.2课题研究的方案...............................................................................................12系统硬件电路设计.................................................................................................22.1系统框图及工作原理简介.............................................................................22.2系统所用主要芯片介绍.................................................................................32.2.1PIC16F684功能介绍..........................................................................32.2.2L6562D功能介绍...............................................................................92.2.3HV9922功能介绍.............................................................................102.3系统硬件电路设计.......................................................................................112.3.1AC-DC变换电路..............................................................................112.3.2DC-DC变换电路............................................................................122.3.3微控制器及外围电路..........................................................................122.3.4四路驱动电路......................................................................................142.3.5输出过流保护电路............................................................................153系统程序测试.........................................................................................................163.1项目实现功能.................................................................................................163.2软件设计思路.................................................................................................163.3汇编程序流程.................................................................................................164总结..........................................................................................................................20致谢..............................................................................................................................20参考文献.....................................................................................................................21附录..............................................................................................................................22测试程序清单.............................................................................................................2411绪论1.1课题研究的背景白炽灯时代即将和我们告别了。整个20世纪，爱迪生发明的白炽灯经受住了时间的考验，成为标准的通用照明工具。但新的照明技术－尤其是发光二极管必将最终代替白炽灯和荧光灯。当整个世界都在因为日益上升的能源成本而节省能源预算时，白炽灯照明技术显然站在了错误的一边。一个白炽灯消耗的能源中有97％被浪费。荧光灯虽然稍好一些，但仍然浪费了85％的能量。而且，这两种灯的平均使用寿命都只有大约5000个小时。另外，荧光灯还使用了有毒的汞，发出的光更是颜色粗糙。这两种技术都无法和白光LED相比－它不仅使用寿命是前者的10倍，也不使用有毒物质，而且几乎能发出任何颜色的光。更重要的是，它的光转换效率绝不亚于荧光灯。因此，在通用照明应用领域，向LED技术的过渡将大大降低能源消耗。尽管白光LED是当今的大规模照明的一个理想方案，但若要把驱动LED的电子设备普及到每一个灯泡中，设计者还面临着不小的挑战。主要问题是目前LED驱动电路的性能还没有实现高效率转换，其中关键的技术问题是驱动电子系统的电子能量转换效率由于离散范围极大、参数难于控制，其高低和稳定性就成了整个LED实用技术与产品参数的重中之重。其次，空间的限制要求LED驱动器必须小巧且高效。另外，还要考虑散热和EMI（电磁干扰）因素，两者对于照明设备的可靠性有重要影响，给设计密度带来了限制。接触过LED的人都知道：由于LED正向伏安特性非常陡即正向动态电阻非常小，要给LED供电就比较困难。不能像普通白炽灯一样，直接用电压源供电，否则电压波动稍增，电流就会增大到将LED烧毁的程度。为了稳住LED的工作电流，保证LED能正常可靠地工作，各种各样的LED驱动电路就应运而生。1.2课题研究的方案LED驱动电路中最简单的是串联一只镇流电阻，而复杂的是用许多电子元件构成的恒流驱动器。本课题研究的三基色照明用LED高效控制器属于恒流驱动器，它将交流电压转换为恒流电源，同时按照LED器件的要求完成与LED的电压和电流的匹配。本装置在设计上具有以下特点：(1)采用开关电源供电方式，输入电压范围广、抗干扰性能好、工作电压输出稳定。(2)采用传统的调光方式--PWM(脉宽调制)技术，系统只需要提供宽、窄不同2的数字式脉冲，反复开关LED驱动器，即可实现输出电流的宽范围改变，保证LED的亮度和颜色在不同的应用场合能够作相应的变化。(3)发光体的红、绿、蓝三色各自具有单独的驱动电路，分别通过微控制器的三个脚来独立准确控制，三种颜色可单独发光，也可按照三基色组合标准发稳定的白光。2系统硬件电路设计2.1系统框图及工作原理简介图2.1系统框图如图2.1所示，该装置主要由控