高功率因数LED照明电源的研究和设计

高功率因数LED照明电源的研究和设计(任务书,开题报告,外文翻译,论文14000字,电路图)
摘要
LED具有发光亮度高、能耗低、环保、使用寿命长等优点。LED照明的普及依赖于成熟的LED驱动电源技术。而功率因数的高低被作为衡量LED驱动电源性能优劣的重要指标。
根据LED灯高功率因数驱动电源的设计要求，本次设计了具有单端反激式结构的无源功率因数校正恒流以及TL431与PC817光耦合反馈LED灯驱动电源电路。驱动电源的额定输出功率30，采用UC3842作为电源的集成控制器。驱动电源可以给LED灯提供恒定的电流，使LED灯能稳定的发光。
本电源采用的无源功率因数校正设计采用填谷电路，用于大幅度提高整流管导通时间，将输入电流由尖峰脉冲波形改变为接近于正弦波的波形，由此可将功率因数的数值提高到0.9左右。
反激式电路中使用的钳位方式是RCD钳位，RCD钳位电路能有效的降低电源的EMI。电路中使用到的开关器件是MOS管。本设计最终能实现功率因数0.9以上，输出功率达30W，同时效率达到80%的基本要求。   
关键词：PPFC；高功率因数；反激式结构；功率开关管；高压变频器；
 
Abstract
LED has the advantages of high brightness, low energy consumption, environmental protection and long service life.The popularity of LED lighting depends on mature LED driving power technology.The power factor is taken as an important index to measure the performance of LED power supply.
According to the design requirements of LED lamp high power factor driving power supply, this paper designs the passive power factor correction constant current with single-end flyback structure and the optical coupling feedback LED lamp driving power circuit of TL431 and PC817.The rated output power of the driving power supply is 30. UC3842 is adopted as the integrated controller of the power supply.The driving power supply can provide a constant current to the LED lamp, so that the LED lamp can give off light stably.
The passive PFC used in this power supply is designed with a valley filling circuit, which is used to greatly improve the conduction time of the rectifier tube, change the input current from the peak pulse waveform to the waveform close to the sine wave, so that the value of the power factor can be increased to about 0.9.
RCD clamp is used in flyback circuit. RCD clamp circuit can effectively reduce the EMI of power supply.The switching device used in the circuit is MOS tube.The design can finally achieve a power factor above 0.9, the output power of 30W, and the efficiency of 80% of the basic requirements.
Keywords: PPFC;High power factor;flyback structure;Power switch tube;High voltage frequency converter;
 
本文主要研究内容
本文通过对开关电源理论知识的深入分析和研究。通过所学习到的有关电力电子技术，模拟电路等相关知识，设计一款额定输出大小约为30W，同时功率因数0.9以上的LED灯驱动器。依据实际要求设定电源系统的整体框架以及参考各组成部分元器件的选择原则；随后对整个系统中的各个模块的器件参数做出详细的推导计算和验证。完成了理论基础的验证后，在这个理论结果的基础之上进行实际的实验板验证或是进行仿真，对验证过程中出现的问题进行修改，通过不断的优化设计，最后设计出合格的驱动电源方案。本文章节安排如下。
（1）介绍有关发光二极管的基本特性，研究LED驱动电源的工作原理。
（2）设计驱动电源的整体框架以及各部分组成，明确各模块的设计原则以及它们之间的联系。
（3）对驱动电源各部分组成进行参数计算以及验证。
（4）完成整个电源的设计后对其进行仿真，分析各项参数。
（5）反思总结以及展望。
 

目  录
第1章 绪论    1
1.1 研究背景及意义    1
1.2 国内外研究现状    1
1.3 本文主要研究内容    2
第2章 LED特性以及驱动方式    3
2.1 LED特性    3
2.1.1 LED与传统光源的差异    3
2.1.2 LED发光原理    3
2.1.3 发光二极管响应时间    4
2.2 LED连接方式    5
2.2.1 LED串联连接方式    5
2.2.2 LED并联的连接方式    5
2.2.3 LED混联的连接方式    5
2.3 LED驱动方式    6
第3章 功率因数校正计算与DC/DC变换    8
3.1 功率因数校正    8
3.1.1 功率因数的定义    8
3.1.2 无源功率因数校正    8
3.1.3 有源功率因数校正    8
3.1.4 两种功率因数校正方法的优缺点    9
3.2 DC/DC变换    9
3.2.1 DC/DC变换器分类    9
3.2.2 反激式变换器    9
第4章 驱动电源整体设计    11
4.1 驱动电源整体结构图    11
4.2 输入回路设计    11
4.3 PFC电路设计    12
4.4 RCD电路设计    13
4.5 反激式变压器设计    14
4.6 控制器设计    14
4.7 Altium Designer电路图绘制    16
第5章 驱动电源各部分参数计算    17
5.1输入保护电路以及参数计算    17
5.2 EMI滤波器    18
5.3 输入整流滤波电路    19
5.4 RCD钳位电路设计    19
5.5 单端反激式变压器设计    20
5.6 输出整流电路设计    26
5.7 反馈电路设计    27
5.7.1 光耦TL431反馈电路设计    27
5.7.2 动态反馈补偿设计    30
5.8 控制电路设计    30
5.9 无源PFC电路设计    32
第6章 设计仿真与参数分析    33
6.1 saber仿真软件介绍    33
6.2 saber仿真电路图绘制    33
6.3 saber仿真结果    34
第7章 总结与展望    36
7.1 总结    36
7.2 未来展望    36
参考文献    37
致谢    39