LED節(jié)能燈的研究與設(shè)計(jì)論文

1、西 南 交 通 大 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） LED節(jié)能燈的設(shè)計(jì)與研究 THE DESIGN AND RESEARCH OF THE LED ENERGY-SAVING LAMP53 / 61院系電氣工程系專 業(yè) 電子信息工程 年 級(jí) 2009級(jí) 姓名高崇波題 目LED節(jié)能燈的設(shè)計(jì)與研究 指導(dǎo)教師評(píng) 語指導(dǎo)教師 (簽章)評(píng) 閱 人評(píng) 語評(píng) 閱 人(簽章)成 績(jī)答辯委員會(huì)主任 (簽章)年月日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書班 級(jí) 電子2009級(jí)2班 學(xué)生 高 崇 波 學(xué) 號(hào) 20099027 發(fā)題日期： 2013 年 02月25日 完成日期： 2013年 06月 21日題 目 LED節(jié)能燈的設(shè)計(jì)與研究 1

2、、 本論文的目的、意義 進(jìn)入二十一世紀(jì)，隨著全球經(jīng)濟(jì)和人口的快速增加，能源問題顯得越來越重要，受到各個(gè)國家的高度重視，有些國家甚至為爭(zhēng)奪能源而不惜發(fā)動(dòng)戰(zhàn)爭(zhēng)。像石油，煤炭等資源，隨著人類的大力開采，這些不可再生資源的數(shù)量越來越少，據(jù)估計(jì)石油可供開采的年限為60年左右，煤炭可供開采的年限為220年左右。所以節(jié)約能源和開發(fā)新能源顯得更加重要。隨著科技的不斷進(jìn)步，人們發(fā)明了一種發(fā)光效率較高的燈，那就是LED燈，LED被公認(rèn)為是二十一世紀(jì)的新型半導(dǎo)體綠色照明光源，具有能耗低、壽命長、響應(yīng)時(shí)間短、安全低壓、環(huán)保、應(yīng)用靈活、調(diào)節(jié)方便等諸多優(yōu)點(diǎn)。為此本論文從LED家居照明面臨的技術(shù)問題展開研究，通過LED的特

3、點(diǎn)與其應(yīng)用領(lǐng)域的分析，設(shè)計(jì)出一款適合于家居的LED驅(qū)動(dòng)電源，基于單片機(jī)和無線控制模塊的LED智能調(diào)光系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)能夠接收無線信號(hào)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)調(diào)光，可根據(jù)人體的紅外信號(hào)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開關(guān)機(jī)功能。2、 學(xué)生應(yīng)完成的任務(wù)（1）了解LED的光學(xué)特性，分析LED驅(qū)動(dòng)電源的研究現(xiàn)狀。 （2）學(xué)習(xí)并掌握LED驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)以與現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)電路的優(yōu)缺點(diǎn)。 （3）設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)應(yīng)用專用芯片為控制電路的LED驅(qū)動(dòng)電路以與完成無線控制模塊、智能調(diào)光系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 （4）用Protel繪制出電路圖并進(jìn)行調(diào)試、測(cè)試電路，以驗(yàn)證其功能。 （5）撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書。畢業(yè)論文要介紹LED的原理與特性、驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)與應(yīng)用等。3、論文各部

4、分容與時(shí)間分配：（共 14 周）第一部分 查詢參考文獻(xiàn)、資料 (2周) 第二部分 學(xué)習(xí)LED驅(qū)動(dòng)電路的原理 (2周) 第三部分 完成電路設(shè)計(jì)并繪制電路圖 (6周)第四部分 制作PCB并調(diào)試 (3周) 第五部分 撰寫畢業(yè)論文 (1周)評(píng)閱與答辯(2周) 論文整改(1周)備 注4、參考文獻(xiàn)：1 永真，之勃.實(shí)用LED驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)詳解.：機(jī)械工業(yè)，2010.102 周志敏，紀(jì)愛華.LED驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)100例.：中國電力，2009 3 沙占友，王彥明，馬洪濤.LED驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)入門.：中國電力，2012.1 指導(dǎo)教師： 2013年02月25日審 批 人：2013年02月25日 摘 要進(jìn)入21世紀(jì)，隨

5、著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源危機(jī)越來越受到人們的重視。LED作為一種新型的光源，以其環(huán)保、節(jié)能、效率高等特點(diǎn)，逐漸受到人們的親睞。目前，LED照明已經(jīng)進(jìn)入各個(gè)行業(yè)，尤其是在照明領(lǐng)域發(fā)揮出出色的能力。現(xiàn)在LED在家居照明方面的成果令人矚目，LED家居照明是潛力巨大的市場(chǎng)。本文主要從LED家居照明出發(fā)，介紹LED的發(fā)展以與狀況，并對(duì)LED設(shè)計(jì)所涉與的功率因數(shù)校正，調(diào)光策略，反激變換器等進(jìn)行詳細(xì)介紹，以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一款基于L6561和AX2005的具有高效率，高功率因數(shù)，PWM調(diào)光的LED恒流驅(qū)動(dòng)電源。并設(shè)計(jì)一套智能調(diào)光系統(tǒng)，此調(diào)光系統(tǒng)以STC12C5620AD為主控器，配合JF24D無線收發(fā)器，使該

6、系統(tǒng)具有自適應(yīng)式調(diào)光和手動(dòng)調(diào)光功能，并可以感應(yīng)人體紅外信號(hào)實(shí)現(xiàn)LED燈的自動(dòng)開關(guān)控制。關(guān)鍵字 LED ；L6561 ；PWM ；智能調(diào)光系統(tǒng) ；STC12C5620ADAbstractIn the 21st century, as the economy develope, the energy crisis attracts more attention of people. As a new light source, LED has lots of advantages, such as environmentally friendly, energy-saving, high effi

7、ciency which becomes popular around the world. Recently, LED lighting has entered in various industries, especially plays a significant part in the field of lighting.LED has a remarkable achievement of home lighting that is a huge potential market.In this paper, the LED starts from the home lighting

8、 to introduce the function and developments of itself and the power factor correction, dimming strategies, flyback converter in details. On a basis of those to design a LED constant current drive power which is based on L6561 and AX2005 with high efficiency, high power factor, PWM dimming. And to de

9、sign an intelligent dimming system which is based on STC12C5620AD as a controller with JF24D wireless transceiver. So that the system can have the abilities of adaptive dimming , manual dimming. It also can sense the bodys infrared signal to achieve the ability of LED lights automatic switch control

10、.Key wordLED；L6561；PWM；Intelligent Light System；STC12C5620AD 目 錄第1章 緒 論11.1 課題背景與意義11.2 國外研究現(xiàn)狀21.3 本課題研究的主要容2第2章 LED照明分析42.1 LED基礎(chǔ)42.1.1 LED結(jié)構(gòu)與基本原理42.1.2 LED的I-V特性42.1.3 LED照明特點(diǎn)與應(yīng)用62.2 LED驅(qū)動(dòng)72.3 LED調(diào)光82.3.1 模擬調(diào)光82.3.2 PWM調(diào)光92.3.3 TRIAC調(diào)光10第3章 功率因數(shù)校正與DC/DC變換113.1 功率因數(shù)和諧波113.1.1 功率因數(shù)的定義113.1.2 功率因數(shù)和TH

11、D的關(guān)系123.1.3功率因數(shù)校正方法123.2 DC/DC變換133.3 反激式變換器13第4章 LED驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)154.1 L6561154.1.1 L6561簡(jiǎn)介154.1.2 L6561引腳與部結(jié)構(gòu)154.1.4 L6561反激式電源設(shè)計(jì)184.2 AX2005184.2.1 AX2005簡(jiǎn)介184.2.2 AX2005工作原理194.2.3 AX2005構(gòu)成的LED驅(qū)動(dòng)電路20第5章 智能調(diào)光系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)225.1 總體方案225.2 STC12C5620AD單片機(jī)簡(jiǎn)介225.2.1 主要特性225.2.2 部結(jié)構(gòu)225.3 單片機(jī)最小系統(tǒng)與PWM設(shè)計(jì)245.4 串口設(shè)計(jì)245.5

12、人體感應(yīng)設(shè)計(jì)255.5.1 BISS0001簡(jiǎn)介255.5.2 BISS0001工作原理265.5.3 人體紅外傳感器275.6 光照檢測(cè)設(shè)計(jì)285.6.1 光敏電阻簡(jiǎn)介285.6.2 檢測(cè)電路285.7 無線發(fā)射接收設(shè)計(jì)295.7.1 JF24D簡(jiǎn)介295.7.2 JF24D接口電路31第6章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)326.1 軟件系統(tǒng)功能326.2 主程序326.3 光照采集336.4 PWM實(shí)現(xiàn)346.5 無線遙控35第7章 系統(tǒng)測(cè)試377.1 30W可調(diào)光LED實(shí)物圖377.2 電源轉(zhuǎn)換效率377.3 輸入交流電壓與電流波形387.4 MOSFET開關(guān)管管柵極驅(qū)動(dòng)電壓波形與漏極電壓波形387.5

13、高頻變壓器次級(jí)整流二極管正極電壓波形和輸出電壓波形39結(jié) 論41致 42參考文獻(xiàn)43附錄一：PCB圖44附錄二：實(shí)物模塊圖45附錄三：?jiǎn)纹瑱C(jī)源碼48第1章 緒 論1.1 課題背景與意義在21世紀(jì)，隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速增長和人口的迅速增加，人類對(duì)能源的需求越來越大。能源危機(jī)已經(jīng)成為世界各國面臨的最重要的問題，如何合理開發(fā)和高效利用能源成為各國家研究人員優(yōu)先研究的領(lǐng)域。 LED（Light Emitting Diode；LED）作為新一代光源，以壽命長，發(fā)光效率高，無輻射與能耗低等優(yōu)點(diǎn)被更多國家關(guān)注。很多國家相繼推出自己的投資計(jì)劃。例如，國政府計(jì)劃到2015年將投資約279萬美元，用來開發(fā)LED產(chǎn)業(yè)

14、；日本政府推出了“21世紀(jì)照明工程“，并計(jì)劃2011至2015年大力推廣使用LED照明設(shè)備，并在全國更換”智能電表“，并采用分時(shí)段計(jì)費(fèi)的方法讓用戶節(jié)約能源；中國將投資7億元新臺(tái)幣把現(xiàn)有的53,000盞路燈更換為LED燈源，這一政策將在2012年1月實(shí)施;中國現(xiàn)在也在加快發(fā)展LED產(chǎn)業(yè)，比如市政府制定了2009-2015年市LED發(fā)展規(guī)劃,現(xiàn)在集中了很多的LED制造商，加快促進(jìn)中國的LED走向世界。相信在不遠(yuǎn)的將來中國的LED市場(chǎng)將迎來一個(gè)飛躍的發(fā)展。根據(jù)LED在線公司的的一項(xiàng)統(tǒng)計(jì)表明，在2010年中國照明市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到120億美元左右（不包括汽車照明），其中LED照明產(chǎn)值達(dá)到10.3億美元，在今

15、后的幾年仍呈現(xiàn)顯著增長趨勢(shì)。 LED在線公司估計(jì)，未來在政策補(bǔ)貼帶動(dòng)下，中國LED照明市場(chǎng)在2020年將超過300億美元，中國將成為前三大LED照明市場(chǎng)之首，同時(shí)中國既是生產(chǎn)大國也是消費(fèi)大國，中國成為很多制造廠商開拓市的市場(chǎng)之一。由于LED自身特點(diǎn)，原來的電源不在適用于LED驅(qū)動(dòng)。因此，要想使用LED作為光源，需要解決電源轉(zhuǎn)換的問題。在開發(fā)的LED驅(qū)動(dòng)器中，驅(qū)動(dòng)器應(yīng)該具有效率高，過壓過流保護(hù)，體積小，易安裝等特點(diǎn)。這樣LED的優(yōu)勢(shì)才能發(fā)揮出來。燈光照明的主要目的是為了在光線不足的情況下提供照明。但照明用電，在不需要的時(shí)候關(guān)燈，可以節(jié)約能源。但在某些情況下，將亮度調(diào)到較暗的程度（25%50），可

16、以顯著地減少能量消耗（50-75）。在很多公共場(chǎng)所，如火車站，汽車站等，在晚上不宜將所有的燈熄滅，這樣很容易造成安全事故。在一些如走廊，廁所燈場(chǎng)所，只需要保持適當(dāng)?shù)墓饩€，就可以方便人員的通行和避免安全死角。24小時(shí)營業(yè)的便利店，加油站，賓館等，也可以半夜使部分的燈光變暗，以節(jié)省電能。為了使LED更充分的體現(xiàn)出它的優(yōu)勢(shì)所在，把調(diào)光技術(shù)應(yīng)用在LED照明中可以大大提高節(jié)能效果。因此，開發(fā)出一款高效率，高可靠性，滿足電磁兼容（EMC）標(biāo)準(zhǔn)的可調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)器，對(duì)于LED的發(fā)展和節(jié)能具有重要意義。根據(jù)以上可知，在照明領(lǐng)域，LED作為一種新型綠色光源，是未來的發(fā)展趨勢(shì)，在21世紀(jì)將進(jìn)入LED照明為代表的新

17、時(shí)代。1.2 國外研究現(xiàn)狀在21世紀(jì)光電子技術(shù)得到快速的發(fā)展，同時(shí)是本世紀(jì)最具有代表的支柱性產(chǎn)業(yè)之一。隨著光電子與微電子的結(jié)合，光電子產(chǎn)業(yè)將逐步走進(jìn)人們的生活，進(jìn)一步改善人們的生活水平，使信息的傳輸更加快捷，可靠，安全。世界上以美國為首的主要發(fā)達(dá)國家和一些大型半導(dǎo)體公司開始投入大量財(cái)力和人力，爭(zhēng)取在未來幾年之實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體白光照明的產(chǎn)業(yè)化?，F(xiàn)在，來自全球的很多大學(xué)和公司等機(jī)構(gòu)開始著手研究開發(fā)LED材料、器件制作工藝等。像日本的日亞、Toyota Goosey（豐田合成）、美國的 Cree、Lumileds等大型公司處于世界領(lǐng)先水平。這些公司都有自己的專利技術(shù)但他們都是在自己部使用，只銷售產(chǎn)品，不轉(zhuǎn)

18、讓技術(shù)。毫無疑問中國是LED照明市場(chǎng)潛力最大的市場(chǎng)，如果能領(lǐng)先進(jìn)入中國的LED市場(chǎng)，將會(huì)給公司帶來不菲的利潤。有統(tǒng)計(jì)表明，中國在2005年LED的需求量已經(jīng)超過1000億只，高亮LED占35，普通亮度占40，其余為紅外LED。在以后幾年中中國的LED呈明顯上升的趨勢(shì)。這足以證明中國的LED市場(chǎng)是非常龐大的。但是由于我國在技術(shù)上與發(fā)達(dá)國家相比還有很大差距，一直都是國外的LED公司占據(jù)中國LED的市場(chǎng)，使的LED國產(chǎn)率很低。近些年來我國加大了LED研發(fā)的資金投入，有很多大學(xué)和研究所逐步加入LED的開發(fā)中來。通過科研人員不懈的努力，我國的LED大屏幕產(chǎn)業(yè)有了一定的規(guī)模。目前國的LED大屏幕供應(yīng)主要是

19、由國的廠家生產(chǎn)，幾乎覆蓋了整個(gè)市場(chǎng)。1.3 本課題研究的主要容本論文針對(duì)家居照明LED進(jìn)行智能調(diào)光系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)采用STC12C5620AD單片機(jī)，設(shè)計(jì)基于L6561反激式LED驅(qū)動(dòng)電源，并根據(jù)此驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)LED調(diào)光系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過 PWM 調(diào)制，應(yīng)用光敏感應(yīng)、人體感應(yīng)和無線接收模塊，使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)：根據(jù)外界環(huán)境光照強(qiáng)度自動(dòng)調(diào)節(jié)LED燈的亮度；根據(jù)感應(yīng)人體紅外信號(hào)自動(dòng)控制LED燈開關(guān)機(jī)功能；接收無線遙控信號(hào)，實(shí)現(xiàn)模式的切換。本文的主要研究工作分以下三個(gè)方面：1. 介紹功率因數(shù)校正的概念與其方法，以L6561、AX2005設(shè)計(jì)一款具有高功率因數(shù)，高效率，可調(diào)光的30W LED驅(qū)動(dòng)電源。2. 以

20、LED驅(qū)動(dòng)電源為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)以STC12C5620AD為主控器的其他電路，主要包括：光敏傳感器模塊、人體感應(yīng)模塊、無線遙控模塊。光傳感器主要用于測(cè)量環(huán)境中光照強(qiáng)度，通過單片機(jī)處理來實(shí)現(xiàn)LED燈亮度的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。人體感應(yīng)模塊主要用于檢測(cè)一定圍的人體熱釋電紅外信號(hào)，通過單片機(jī)軟件處理，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開關(guān)LED燈。無線遙控模塊主要用于手動(dòng)模式下調(diào)節(jié)燈光亮度和切換調(diào)光模式。 3.系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，主要包括以下三個(gè)方面：PWM（Pulse Width Modulayion Dimming） 調(diào)光技術(shù)的實(shí)現(xiàn)：通過改變PWM的占空比，調(diào)節(jié)LED驅(qū)動(dòng)器的輸出電流，從而實(shí)現(xiàn) LED 亮度的調(diào)節(jié)。 光傳感器數(shù)據(jù)采集與處理

21、軟件設(shè)計(jì)。 無線接收模塊軟件的設(shè)計(jì)：主要用切換工作模式，LED亮度調(diào)節(jié)和開關(guān)機(jī)功能。第2章 LED照明分析2.1 LED基礎(chǔ)2.1.1 LED結(jié)構(gòu)與基本原理發(fā)光二極管，簡(jiǎn)稱LED（Light Emitting Diode），是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它使用一個(gè)固態(tài)半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料，當(dāng)兩端加上正向電壓，電荷載流子在半導(dǎo)體復(fù)合，釋放過剩的能量而引起光子發(fā)射的可見光，其發(fā)光原理可以利用圖2-1中的PN結(jié)的能帶結(jié)構(gòu)來解釋。LED結(jié)構(gòu)如圖2-2所示，是將半導(dǎo)體材料放在一個(gè)有引線支架上，然后用環(huán)氧樹脂密封。 圖2-1 LED發(fā)光原理 圖2-2 LED結(jié)構(gòu)LED的發(fā)光原理簡(jiǎn)單地說在一個(gè)本征半導(dǎo)體的兩側(cè)摻

22、雜不同的元素形成N型和P型半導(dǎo)體。N型半導(dǎo)體電子為多數(shù)載流子，P型半導(dǎo)體空穴為多數(shù)載流子。由于N型和P型半導(dǎo)體濃度的差異，這兩種載流子會(huì)自主的向?qū)Ψ絽^(qū)域擴(kuò)散。由于空穴帶正電荷，電子帶負(fù)電荷，兩種載流子會(huì)在交界面復(fù)合，一個(gè)空間電荷區(qū)在交界面兩側(cè)形成，其電場(chǎng)方向由N指向P，這就是PN結(jié)。這個(gè)電場(chǎng)阻礙了多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，因此在一定溫度下PN結(jié)的尺度是一定的。當(dāng) PN結(jié)外加正向電壓時(shí)，外電場(chǎng)與電場(chǎng)作用，其結(jié)果是使電場(chǎng)減弱，從而空穴和電子可以再向?qū)Ψ絽^(qū)域擴(kuò)散形成穩(wěn)定的電流。此時(shí)帶負(fù)電的電子移動(dòng)到帶正電的空穴區(qū)域并與之復(fù)合，電子和空穴消失的同時(shí)產(chǎn)生光子。2.1.2 LED的I-V特性I-V 特性是用來

23、表征LED性能的一個(gè)重要參數(shù)。LED 的 I-V 特性是用來描述LED電流隨電壓變化的特性，從曲線可知LED具有非線性和單向?qū)щ娦裕赐饧诱螂妷簳r(shí)表現(xiàn)為低電阻，加反向電壓時(shí)為高阻態(tài)，如圖2-3所示。(1) 正向死區(qū)（圖2-3中的oa或者o´a´段）。O點(diǎn)對(duì)應(yīng)的V0 為啟動(dòng)電壓，當(dāng)V<V0 ，此時(shí)R阻值非常大，是因?yàn)橥饧与妶?chǎng)還沒有克服由少數(shù)載流子形成的勢(shì)壘電場(chǎng)。啟動(dòng)電壓對(duì)于不同材料的LED它的啟動(dòng)電壓值不一樣，GaAs LED為1V，紅光GaAsP LED為1.2V，GaP LED為1.8V，GaN LED為2.5V。(2) 正向工作區(qū)。工作電流與外加電壓是指數(shù)關(guān)系。

24、（2-1）式中為反向飽和電流。 在V>的正向工作區(qū)，隨成指數(shù)規(guī)律上升。 （2-2）(3) 反向死區(qū)。V<0時(shí)PN結(jié)痂反偏壓；GaP LED的反向漏電流(V=-5V)為0AGaN LED的反向漏電流(V=-5V)為10A。(4) 反向擊穿。，稱為反向擊穿電壓，電壓對(duì)應(yīng)的電流稱為反漏電流。當(dāng)反向偏壓一直增大使時(shí)，則突然增大而出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象。由于所用化合物材料種類不同，各種LED的反向擊穿電壓也不同。然而LED的伏安特性并不是固定不變的，是會(huì)隨著溫度的變化而發(fā)生改變的。所以在恒定的電壓下，LED的電流隨溫度變化而發(fā)生較大變動(dòng)，將會(huì)直接影響LED的使用壽命，因此本文中采用 LED 恒流驅(qū)動(dòng)。

25、 圖2-3 LED的I-V特性2.1.3 LED照明特點(diǎn)與應(yīng)用1.特點(diǎn)：(1) 發(fā)光效率高。LED是一種固態(tài)冷光源，大部分釋放的能量轉(zhuǎn)化為可見光，LED照明的發(fā)光效率可達(dá)到50200lm/W，普通白熾燈僅有1224lm/ W，熒光燈5070lm/ W，在一樣的發(fā)光效率下,LED耗電量?jī)H為日光燈的1/3，白熾燈的1/10。中國在2010發(fā)電量總量為41410億千瓦時(shí)，其中照明占總發(fā)電量的10，如果使用LED照明則可以節(jié)省一半的電量，可以節(jié)省大約2000多億度電，節(jié)約7000萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。(2) 使用壽命長。具有良好散熱性的LED照明燈的壽命為1000050000小時(shí)（由驅(qū)動(dòng)器的影響），是普通白熾燈

26、的5至25倍，以正常的家居環(huán)境為列，發(fā)光二極管可以使用長達(dá)20年，從而減少更換燈泡造成的人力和物力。(3) 容易調(diào)光控制。LED驅(qū)動(dòng)器可采用模擬調(diào)光、TRIAC調(diào)光或脈寬調(diào)制(PWM)調(diào)光。充分考慮LED調(diào)光特點(diǎn)，在不同光線強(qiáng)度調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)腖ED亮度，可以進(jìn)一步降低能耗，體現(xiàn)LED低碳環(huán)保的功能。(4) 綠色環(huán)保。LED照明燈不含汞、氙、鉛等有害元素，不污染環(huán)境，同時(shí)降低了棄置成本。(5) 發(fā)光響應(yīng)速度快。LED燈響應(yīng)時(shí)間為s。(6) 使用靈活。LED具有體積小，可根據(jù)不同的需要由多只LED構(gòu)成燈具；LED的發(fā)光亮度由驅(qū)動(dòng)器工作的電流確定，色彩由端線控制，可以很方便地實(shí)現(xiàn)數(shù)字化調(diào)光。2.應(yīng)用LE

27、D的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣，包括通訊、消費(fèi)性電子、汽車、照明、信號(hào)燈等，可大體區(qū)分為背光源、照明、電子設(shè)備、顯示屏、汽車等五大領(lǐng)域。（1）汽車部分：在汽車部?jī)x表盤，照明等，在汽車外部，轉(zhuǎn)彎燈，射燈等?，F(xiàn)在很多品牌的高檔轎車包括寶馬、奔馳等都使用高亮度LED。（2）背光源部分：現(xiàn)在市場(chǎng)上的智能手機(jī)基本上都是LED背光源，液晶電視的背光源絕大部分也使用LED背光源，從這里可以看出LED的市場(chǎng)非常龐大。（3）隨著科技的發(fā)展，大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)越來成熟，LED顯示器正在快速發(fā)展中，與傳統(tǒng)的顯示器相比LED顯示器亮度較高，色彩效果好，能耗低等優(yōu)點(diǎn)。相信在不遠(yuǎn)的將來LED顯示器將完全替代傳統(tǒng)顯示器。（4）

28、在指示方面幾乎所的指示燈都是LED燈，因?yàn)長ED具有體積小，能耗低，壽命長等諸多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)是電子設(shè)備指示燈的首選。2.2 LED驅(qū)動(dòng)LED的驅(qū)動(dòng)方法一般可分為恒壓和恒流驅(qū)動(dòng)。恒壓驅(qū)動(dòng)：在早期的LED驅(qū)動(dòng)中多數(shù)采用恒壓驅(qū)動(dòng)方式，但存在諸多弊端。在人們的長期實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)LED的正向壓降受結(jié)溫變化的影響相當(dāng)顯著，結(jié)溫每升高1，正向壓降就降低4.0mV，以此類推。若因LED散熱不良而導(dǎo)致結(jié)溫迅速升高，則其光通量顯著下降，實(shí)踐表明當(dāng)結(jié)溫升高到=150，相對(duì)光通量就降到70%以下，這就意味著LED照明燈還沒來來的與使用，壽命已經(jīng)終結(jié)了。此外采用恒壓驅(qū)動(dòng)方式無法為LED提供恒定的電流，盡管利用限流電阻可分別設(shè)

29、定每個(gè)LED燈串的工作電流值，但限流電阻R會(huì)造成功耗。恒流驅(qū)動(dòng)：最簡(jiǎn)單的LED恒流驅(qū)動(dòng)器，可利用開關(guān)（或線性）穩(wěn)壓器的反饋端來實(shí)現(xiàn)從恒壓驅(qū)動(dòng)到恒流的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換原理如圖2-4 （a），（b）所示。圖2-4（a）為開關(guān)或線性穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路，F(xiàn)B為反饋端，,為取樣電阻。令反饋電壓為,在數(shù)字上它應(yīng)等于芯片部的基準(zhǔn)電壓，在設(shè)計(jì)穩(wěn)壓器時(shí)一般取1.25、2.50等數(shù)值。其特點(diǎn)是輸出電壓保持恒定，而輸出電流是可變的。輸出電壓由下式確定 （2-3） (a) 恒壓驅(qū)動(dòng)的原理 （b）恒流驅(qū)動(dòng)的原理 圖2-4 LED驅(qū)動(dòng)方式圖2-4（b）是用LED燈串來代替取樣電阻,將該做電流設(shè)定電阻。其特點(diǎn)是輸出電流保持恒定

30、，而輸出電壓時(shí)可變的。輸出電流由下式子確定 (2-4)2.3 LED調(diào)光LED主要有5種調(diào)光方式：模擬調(diào)光，PWM調(diào)光，數(shù)字調(diào)光，TRIAC調(diào)光（雙向晶閘管），無線調(diào)光。其中數(shù)字調(diào)光是微控制器通過單線借口、SMBus、SPI等串行借口給LED驅(qū)動(dòng)器發(fā)出數(shù)字信號(hào)，來調(diào)節(jié)LED照明燈亮度，可實(shí)現(xiàn)漸進(jìn)調(diào)光。漸進(jìn)調(diào)光是一種連續(xù)的調(diào)光方式，使電流以指數(shù)曲線形式，逐漸調(diào)光，能很好地補(bǔ)償人眼的敏感度。此外可利用數(shù)字電位器和單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)光。無線調(diào)光是在數(shù)控恒流驅(qū)動(dòng)器的基礎(chǔ)上外加紅外遙控發(fā)射器、紅外遙控接收器來進(jìn)行調(diào)光。2.3.1 模擬調(diào)光模擬調(diào)光也稱線性調(diào)光。模擬調(diào)光是利用直流電壓使LED驅(qū)動(dòng)器的輸出電流

31、逐漸的變化，以達(dá)到線性調(diào)光的目的。其特點(diǎn)是調(diào)光信號(hào)為模擬量，而且輸出電流是連續(xù)變化的，使LED的亮度能連續(xù)調(diào)節(jié)。模擬調(diào)光比最高只能達(dá)到50：1，一般在10:1.模擬調(diào)光的優(yōu)點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，閃爍現(xiàn)象，成本低，可通過調(diào)節(jié)線性電位器的電阻值，來改變通過LED的電流，進(jìn)而調(diào)節(jié)LED的亮度。但LED也存在以下缺點(diǎn)：（1） 容易發(fā)生色偏，因?yàn)長ED的色譜由LED電流決定。（2） 模擬調(diào)光比較窄，例如MT7201型LED恒流驅(qū)動(dòng)器的模擬調(diào)光電壓圍是0.32.5V，調(diào)光比僅為2.5V:0.3V=8.3：1<10：1；SN 3910型HB-LED恒流驅(qū)動(dòng)控制器的調(diào)光比為240mV/5mV=48

32、:1;遠(yuǎn)低于PWM調(diào)光，后者可達(dá)到幾百到幾千倍。（3）因?yàn)長ED驅(qū)動(dòng)器的效率跟電流的大小有一定的關(guān)系，當(dāng)電流減小時(shí)效率會(huì)迅速下降，所以當(dāng)采用模擬調(diào)光時(shí)LED驅(qū)動(dòng)器的功率損耗會(huì)被進(jìn)一步加大。2.3.2 PWM調(diào)光在實(shí)際的生活中，人們發(fā)現(xiàn)我們的肉眼對(duì)于亮度的變化并不敏感，如果亮度變化的頻率超過100Hz,人肉眼幾乎就看不到閃爍，所以根據(jù)這一特性采用PWM方式來調(diào)節(jié)LED的輸出電流，從而可以改變LED的亮度。PWM調(diào)節(jié)非常方便只需要控制LED的亮滅的時(shí)間，即可實(shí)現(xiàn)亮度的調(diào)節(jié)。這種方法通過把頻率固定，占空比可調(diào)的PWM信號(hào)加LED驅(qū)動(dòng)器PWM端口上方可實(shí)現(xiàn)調(diào)光。PWM 調(diào)光原理是把脈寬調(diào)制信號(hào)加到LE

33、D驅(qū)動(dòng)器上使LED反復(fù)不停的開/關(guān)，來調(diào)節(jié)LED的平均電流。設(shè)流過LED的最大電流為，流過最大直流電流的時(shí)間為t，脈寬調(diào)制信號(hào)的周期為T，則當(dāng) PWM 信號(hào)的占空比為D時(shí)，LED 的平均電流為 （2-5） 由式（2-5）可知，LED 的輸出平均電流與 PWM 信號(hào)的占空比D成正比。同時(shí)，LED 的亮度與流過 LED 的電流成比例，即調(diào)節(jié) PWM 信號(hào)的占空比，即可調(diào)節(jié) LED 的亮度。與模擬調(diào)光相比，PWM調(diào)光具有以下特點(diǎn)：（1）無論調(diào)光比有多大，LED一直在恒流條件下工作。（2）顏色一致性好，亮度級(jí)別高。（3）能夠提供更大調(diào)光圍和更好的線性度。PWM調(diào)光頻率一般為200Hz（低頻調(diào)光）20K

34、Hz（高頻調(diào)光），只要PWM調(diào)光頻率高于100Hz，就觀察不到LED閃爍現(xiàn)象。（4）低頻調(diào)光時(shí)的占空比調(diào)節(jié)圍可高達(dá)1%100%。2.3.3 TRIAC調(diào)光TRIAC即三端雙向可控硅，常用在傳統(tǒng)的白熾燈調(diào)光技術(shù)中，其電路如圖 2-5 所示。輸入交流電源通過滑動(dòng)電阻 RP和 電阻R為電容 C充電，當(dāng) C上電壓達(dá)到雙向觸發(fā)二極管 DIAC 的觸發(fā)電壓（約 32V）時(shí)，DIAC 擊穿導(dǎo)通，從而使 TRIAC 導(dǎo)通。圖 2-6 為 AC 線路電壓和調(diào)光波形。電阻 RP、R和 C使可以控制TRIAC 的導(dǎo)通時(shí)間。當(dāng)RP向下移動(dòng)，電容C充電時(shí)間增加，延遲控制角增大，TRIAC 的導(dǎo)通角 減小，燈光將會(huì)變暗。

35、當(dāng)RP向上移動(dòng)，充電時(shí)間減少，延遲控制角減小，則 TRIAC 的導(dǎo)通角 增大，燈光將會(huì)變亮。由圖 2-2 可知，TRIAC的控制角為 180-。 圖2-5 TRIACA典型調(diào)光電路(a)輸入波形 (b) 調(diào)光波形 圖2-6 輸入波形與調(diào)光波形TRIAC調(diào)光的主要優(yōu)點(diǎn)是電壓調(diào)節(jié)速度快，調(diào)光精度高，調(diào)光比為100:1，調(diào)光參數(shù)能夠分時(shí)段、實(shí)時(shí)調(diào)整，體積小，成本低。但由于TRIAC調(diào)光工作在斬波方式，調(diào)光器無法實(shí)現(xiàn)正玄波電壓輸出，因此會(huì)出現(xiàn)大量的諧波，造成電磁干擾。因此，TRIAC調(diào)光會(huì)導(dǎo)致電源的效率和功率因數(shù)的降低。 通過以上的介紹可知LED驅(qū)動(dòng)采用恒流方式是非常不錯(cuò)的一個(gè)選擇，在調(diào)光方面才采用P

36、WM調(diào)光方式能夠很好的到達(dá)調(diào)光效果。所以本文采用恒流驅(qū)動(dòng)方式，PWM調(diào)光方式來進(jìn)行設(shè)計(jì)。第3章 功率因數(shù)校正與DC/DC變換3.1 功率因數(shù)和諧波3.1.1 功率因數(shù)的定義開關(guān)電源等電力電子裝置在工作過程中由于存在大量的電感電容等元件很容易產(chǎn)生諧波，對(duì)電網(wǎng)的質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，所以我們必須正確認(rèn)識(shí)功率因素等概念。在純阻性電路中功率因數(shù)（Power Factor，PF）習(xí)慣用表示，其中是正弦電壓和正弦電流的相位差。在開關(guān)電源中，存在大量的二極管和電容等非線性器件使得輸入電流的相位和波形發(fā)生變化，所以純阻性電路中的功率因數(shù)不在適用于開關(guān)電源中。為此，在開關(guān)電源中一般用PF表示網(wǎng)側(cè)輸入功率因數(shù)。定義

37、功率因數(shù)為有功功率與視在功率的比值，如下式所示： (3-1)在開關(guān)電源等AC/DC變換電路中，可以認(rèn)為輸入電壓為正弦波，而輸入電流是非正弦波，其有效值為 （3-2）由于電網(wǎng)電壓是正弦波，因此，式（3-1）可以寫成 （3-3）式中 (3-5) 式（3-3）中為畸變因數(shù)，它標(biāo)志著電流波形偏離正弦波的程度，被稱為位移因數(shù)，它標(biāo)志著基波電流與電壓的相位大小。因此功率因數(shù)也看做是畸變因數(shù)與位移因數(shù)的乘積?？梢园l(fā)現(xiàn)，當(dāng)電流不含諧波分量時(shí)，改功率因數(shù)的定義為，與傳統(tǒng)的功率因數(shù)定義一樣，因此式（3-1）可以認(rèn)為是傳統(tǒng)功率因數(shù)定義在電流存在諧波情況下的推廣。3.1.2 功率因數(shù)和THD的關(guān)系工程中，電流諧波或者

38、電壓諧波的含量經(jīng)常用諧波畸變率（Total Harmonic Distortion，THD）來表示，即THD定義為諧波有效值與基波有效值之比：（3-6）由式（3-5）和（3-6）可得THD與畸變因數(shù)的關(guān)系為 (3-7) 所以功率因數(shù)可以表示為 （3-8）當(dāng)=0時(shí)，THD<5%即可PF控制在0.9999左右。由式（3-8）可知，電流中諧波含量越大，就會(huì)越低，從而導(dǎo)致功率因數(shù)越低。所以要想提高功率因數(shù)，我們需要從電流的相位和諧波方面著手。3.1.3功率因數(shù)校正方法功率因數(shù)校正（Power Factor Correction，PFC）技術(shù)根據(jù)是否有源可分為無源功率因數(shù)校正（Passive Po

39、wer Factor Correction，PPFC）技術(shù)和有源功率因數(shù)校正（Active Power Factor Correction，APFC）技術(shù)兩大類。 所謂PPFC技術(shù)，就是通過在電路中加入電感和電容等無源元件，而使電路輸入端電流波形接近正弦波的方法，它是傳統(tǒng)補(bǔ)償無功和抑制諧波的主要手段，得到廣泛應(yīng)用。 隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，APFC技術(shù)獲得迅速發(fā)展?；舅枷胧牵涸谡髌骱蠼尤隓C/DC快關(guān)變換器，應(yīng)用電流反饋技術(shù)，使輸入電流波形接近正弦波并且與輸入電壓同相位，進(jìn)而達(dá)到功率因數(shù)校正目的。3.2 DC/DC變換將大小固定的直流電壓變換成大小可調(diào)的直流電壓的變換稱為直流-直流（D

40、C/DC）變換，或稱為直流斬波。DC/DC變換器可分為無變壓器隔離的DC/DC變換器和有變壓器隔離的DC/DC變換器。無變壓器隔離的DC/DC變換器主要有Buck（降壓型）變換器、Boost（升壓型）變換器、Boost-Buck（升-降壓型）變換器、Cuk變換器、雙向DC/DC變換器、橋式可逆斬波器等幾種形式。有變壓器隔離的DC/DC變換器，主要形式有正激式變換器、反激式變換器、橋式隔離變換器等。下面主要討論本文涉與的有變壓器反激式變換器。3.3 反激式變換器反激式變換器是開關(guān)穩(wěn)壓器與開關(guān)電源最基本的一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。其領(lǐng)域非常廣泛。反激式變換器亦稱回掃式變換器（Flyfactor Convert

41、er）。凡是在功率開關(guān)管截止期間負(fù)載輸出能量的統(tǒng)稱為反激式變換器，它是從降壓/升壓式變換器（Bank-Boost Converter）演變而來。反激式變換器基本原理如圖3-1（a），（b）所示。為直流電壓輸入，為直流電壓輸出，T為高頻變壓器，為一次繞組，為二次繞組。V為MOSFET功率開關(guān)管，其柵極接脈寬調(diào)制信號(hào)，漏極（驅(qū)動(dòng)端）接一次繞組下端。VD為輸出整流二極管，C為輸出濾波電容。在脈寬調(diào)制信號(hào)的正半周時(shí)V導(dǎo)通，一次側(cè)有電流通過，將能量?jī)?chǔ)存在一次繞組中。此時(shí)二次繞組的輸出電壓極性是上端位負(fù)、下端為正，使VD截止，沒有輸出，如圖3-1（a）所示。負(fù)半周時(shí)V截止，一次側(cè)沒有電流通過，根據(jù)電磁感應(yīng)

42、的原理，此時(shí)一次繞組上有感應(yīng)電壓產(chǎn)生,使二次繞組產(chǎn)生電壓，它的極性是上端為正、下端為負(fù)，此時(shí)VD導(dǎo)通，經(jīng)過VD、C整流濾波得到輸出電壓，如圖3-1（b）。由于開關(guān)管工作頻率很高，使輸出電壓基本維持穩(wěn)定，從而達(dá)到了穩(wěn)壓的目的。 (a) （b） 圖3-1 反激式變換器的基本原理 （a）功率開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)存儲(chǔ)能力（b）功率開關(guān)管關(guān)斷時(shí)傳輸能力反激式變換器主要有以下特點(diǎn)： （1）高頻變壓器一次繞組的同名端與二次繞組的同名端極性相反，并且一次繞組的同名端接的正端，另外一端接功率開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)端。 （2）當(dāng)功率開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，將能量存儲(chǔ)在高頻變壓器中；當(dāng)過功率開關(guān)管截止時(shí)再將能量傳輸給二次。高頻變壓器就相當(dāng)于一

43、個(gè)儲(chǔ)能電感，不斷地儲(chǔ)存能量和釋放能量。即可構(gòu)成交流輸入的AC/DC變換器，亦可構(gòu)成直流輸入的變換器。 （3）輸出電壓的極性可正、可負(fù)，這取決于繞組極性和輸出整流管的具體接法。輸出電壓可低于輸入電壓，這取決于高頻變壓器的匝數(shù)比 （4）反激式變換器的輸出電壓表達(dá)式為 (3-9) 其中，/代表反激式變換器的輸出阻抗。第4章 LED驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)有了前面的初步介紹，下面主要以L6561和AX2005為控制器設(shè)計(jì)一款LED 驅(qū)動(dòng)器。4.1 L65614.1.1 L6561簡(jiǎn)介L6561是意法半導(dǎo)體公司（ST）生產(chǎn)的PFC專用芯片，適用于具有高功率因數(shù)的LED鎮(zhèn)流器、開關(guān)電源、AC/DC式電源適配器。L656

44、1主要特點(diǎn)：（1） L6561能在交流85265V的寬輸入電壓圍工作，功率因數(shù)可達(dá)到0.99，電源效率可達(dá)90%。（2） 置啟動(dòng)電路和零電流檢測(cè)電路，以保證PFC變換器工作在臨界導(dǎo)通模式。（3） 具有過電壓、欠電壓遲滯鎖死、電流檢測(cè)、禁用等功能。暫時(shí)不用開關(guān)電源時(shí)可從外部關(guān)斷輸出，將電源功耗將至最低。（4） 部基準(zhǔn)電壓精度高達(dá)1%。啟動(dòng)電流低至50A（典型值），電源電流僅為4mA（典型值）。（5） 采用高性能圖騰柱輸出，推挽輸出級(jí)有NPN晶體管和N溝道MOSFET組成，輸出電流可達(dá)±400mA，可直接驅(qū)動(dòng)大功率MOSFET或絕緣柵雙極性晶體管（IGBT）。4.1.2 L6561引腳與

45、部結(jié)構(gòu)L6561采用DIP-8或SO-8封裝，引腳排列如圖4-1所示，引腳說明如表4-1所示。圖4-1 L6561引腳圖表4-1 L6561引腳功能引腳名稱 說明1INV誤差放大器的反相輸入端，輸出電壓經(jīng)過分壓器接INV端以提供反饋電壓2COMP誤差放大器的輸出端，接外部RC型補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)3MUTL部乘法器的輸入端，整流橋的輸出電壓經(jīng)過分壓器接MUTL端，使該端的電壓信號(hào)與整流橋輸出電壓呈比列關(guān)系4CS外部功率MOSFET的峰值電流檢測(cè)端5ZCD電流檢測(cè)電路的輸入端6GND接地7GD驅(qū)動(dòng)外部MOSFET柵極的引腳8電源L6561的部框圖如圖4-2所示。主要包括啟動(dòng)電路，誤差放大器，乘法器，電壓調(diào)節(jié)

46、器（用于產(chǎn)生部7V電源），過電壓檢測(cè)電路，整形器，電流比較器，RS觸發(fā)器，欠壓比較器，驅(qū)動(dòng)級(jí)，圖騰柱輸出級(jí)（NPN晶體管VT和N溝道MOSFET組成），零電流檢測(cè)比較器，禁用電路和門電路。 圖4-2 L6561部框圖4.1.3 L6561工作原理L6561的基本工作原理如圖4-3所示。PFC控制電路采用雙環(huán)反饋控制法，一方面控制輸入電流為正弦波，獲得高功率因數(shù)；另一方面控制輸出電壓保持穩(wěn)定。環(huán)反饋是將橋式整流輸出的線電壓（半周期的正弦波電壓）通過、分壓后輸入到乘法器輸入端MULT，作為正弦波電壓基準(zhǔn)，使輸入電流能實(shí)時(shí)地跟蹤線電壓的變化。乘法器的輸出電壓作為電流比較器的參考電壓，與MOSFET漏

47、極峰值電流的取樣電壓進(jìn)行比較，對(duì)MOSFET每個(gè)周期的峰值電流進(jìn)行控制。電流比較器的輸出接PWM控制器。外環(huán)反饋用于控制PFC變換器的直流輸出電壓。經(jīng)過、分壓后接誤差放大器的反相輸入端INV，與同相輸入端的2.5V基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較后產(chǎn)生誤差，送至乘法器，使乘法器的輸出電壓與成正比，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓的目的。圖4-3 L6561基本工作原理臨界導(dǎo)通模式是一種固定的導(dǎo)通時(shí)間功率因數(shù)校正法。在功率MOSFET導(dǎo)通期間，電感電流沿固定斜率上升，一旦達(dá)到閥值電流，電流比較器就翻轉(zhuǎn)，使功率MOSFET截止，沿可變斜率下降。一旦零電流檢測(cè)到=0，立即使功率MOSFET導(dǎo)通，進(jìn)入下一個(gè)開關(guān)周期。由于在回零后不存在死

48、區(qū)時(shí)間，因此輸入電流仍是連續(xù)的，并按正弦規(guī)律跟蹤交流輸入電壓u的瞬時(shí)變化軌跡，從而使功率因數(shù)趨近于1。4.1.4 L6561反激式電源設(shè)計(jì)由L6561構(gòu)成的APFC反激式變換器如圖4-4所示。交流輸入電壓經(jīng)過整流橋和R1、R3分壓后，給L6561部乘法器的MULT端輸入一個(gè)正弦電壓信號(hào)，C2為MULT端的旁路電容。輔助繞組輸出分成兩路，一路經(jīng)過R6接零電流檢測(cè)電路的輸入端ZCD，一路經(jīng)過R2、R4分壓后送至誤差放大器的發(fā)相輸入端INV，C5為誤差放大器的補(bǔ)償電容。R8為柵極限流電阻，R9為電流檢測(cè)電阻。由瞬態(tài)電壓抑制器和超快恢復(fù)二極管組成鉗位電路，用于抑制高頻變壓器漏感所形成的尖峰電壓。和C5

49、構(gòu)成整流濾波電路。圖4-4 L6561構(gòu)成的反激式電源4.2 AX20054.2.1 AX2005簡(jiǎn)介AX2005是中國地區(qū)亞瑟萊特（AXElite）科技公司生產(chǎn)的具有輸出電壓保護(hù)（OVP）功能的3A大電流LED驅(qū)動(dòng)器，可驅(qū)動(dòng)幾十瓦甚至更大功率的LED燈串。AX2005有以下特點(diǎn)：（1） 屬于降壓式LED驅(qū)動(dòng)器，部P溝道功率開關(guān)管的通態(tài)電阻僅為。輸入電壓圍是+840V；最高輸出電壓為+38V，最大輸出電流3A，可驅(qū)動(dòng)10只白光LED構(gòu)成的燈串。開關(guān)頻率為300KHz，占空比可調(diào)圍是0100%，電源效率可達(dá)90%。（2） 它通過外部電流取樣電阻來檢測(cè)LED上的電流。反饋電壓的典型值僅為200mV

50、，能降低功耗，提高電源效率。（3） 通過OVP引腳可檢測(cè)是否因負(fù)載開路而造成輸出過電壓。AX2005還具有軟啟動(dòng)、關(guān)斷控制、過電流保護(hù)、短路保護(hù)和過熱保護(hù)功能。（4） 利用OVP引腳還可以實(shí)現(xiàn)PWM調(diào)光。調(diào)光頻率圍100Hz50KHz。（5） 若將SW端經(jīng)電感接地，端改接輸出端，即可構(gòu)成極性顛倒的負(fù)壓輸出式LED驅(qū)動(dòng)電源。此時(shí)LED燈串的正極接地，負(fù)極流經(jīng)設(shè)定電阻接。（6） AX2005的靜態(tài)電流低至5，最高結(jié)溫為150。4.2.2 AX2005工作原理AX2005采用SOP-8封裝，引腳排列如圖4-5所示。引腳功能如表4-2所示。圖4-5 AX2005引腳排列表4-2 AX2005引腳說明引

51、腳名稱 說明1為啟用/禁用和軟啟動(dòng)端，接芯片部的啟動(dòng)電路，該腳懸空時(shí)啟用AX2005，接低電平時(shí)禁用。2接地3VGATE功率開關(guān)管的柵極驅(qū)動(dòng)鉗位端4接電源5SW部開關(guān)管的源極引出端，接外部電感和輸出整流管6OVP過電壓檢測(cè)的輸入端，過電壓保護(hù)的閥值為0.85V7PB反饋端，反饋電壓為200mV8COMP部比較器引出，接外部R、C元件構(gòu)成的反饋環(huán)路的相位補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)AX2005的部框圖如圖4-6所示。主要包括啟動(dòng)電路，偏置電路，1.23V和2.50V基準(zhǔn)電壓源，基準(zhǔn)電壓源的分壓器，鋸齒波發(fā)生器，誤差放大器，比較器，PWM比較器，PWM控制器，驅(qū)動(dòng)級(jí),P溝道MOSFET，過電流保護(hù)電路，過電壓保護(hù)電路

52、，過熱保護(hù)電路。圖4-6 AX2005部結(jié)構(gòu)4.2.3 AX2005構(gòu)成的LED驅(qū)動(dòng)電路由AX2005構(gòu)成30W降壓式LED驅(qū)動(dòng)器電路圖如圖4-7所示。該電路有以下特點(diǎn)：圖4-7 AX2005構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)LED恒流（1） 輸入電壓30V輸出恒定電流1A，可以驅(qū)動(dòng)由10只白光LED構(gòu)成的燈串。（2） 降壓式由L、LED燈串和構(gòu)成。為LED電流設(shè)定電阻，有公式： (4-1)取=0.2，帶入（4-1）可得到=1A。（3）輸出過壓保護(hù)由OVP引腳和外部電阻分壓、組成。AX2005過壓保護(hù)閥值電壓=0.85V，輸出電壓與關(guān)系為 (4-2)將=0.85V,=47K，帶入（4-2），可得=40.8V。當(dāng)一旦達(dá)

53、到40.8V，AX2005就強(qiáng)行關(guān)斷輸出，祈禱保護(hù)作用。（4）利用OVP的關(guān)斷特性可以構(gòu)成PWM調(diào)光電路。100Hz50KHz的PWM信號(hào)經(jīng)過隔離二極管接至OVP引腳，當(dāng)PWM信號(hào)為高電平時(shí),LED等熄滅；當(dāng)PWM信號(hào)為低電平信號(hào)時(shí)，LED發(fā)光。因此只需調(diào)節(jié)PWM信號(hào)的占空比從0%到100%，即可連續(xù)調(diào)節(jié)LED的平均電流，使LED從最亮變化到最暗。第5章 智能調(diào)光系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本文采用STC12C5620AD單片機(jī)，以LED驅(qū)動(dòng)電源為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)智能調(diào)光系統(tǒng)，本章重點(diǎn)介紹調(diào)光系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)5.1 總體方案 根據(jù)LED的調(diào)光系統(tǒng)的原理，本文主要實(shí)現(xiàn)單個(gè)LED照明燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖5-1所示。本文以STC12C5620AD為主控器，主要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)光，人體紅外感應(yīng)，無線控制等功能。系統(tǒng)主要功能模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制模塊，串口模塊，光傳感器模塊，熱釋紅外人體感應(yīng)模塊，無線控制模塊。圖5-1 調(diào)光系統(tǒng)框圖5.2 STC12C5620AD單片機(jī)簡(jiǎn)介5.2.1 主要特性STC12