本文關鍵詞：無電解電容LED驅動電源研究

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【摘要】：發(fā)光二極管(LED)是一種能夠將電能轉化為可見光的固態(tài)的半導體器件,具有安全、耗電量小、壽命長等許多優(yōu)點,LED作為第四代光源,引發(fā)了新一次照明革命,有著十分廣闊的應用前景和發(fā)展前途。由于LED自身特有的光電特性,決定了不能直接接電源供電,而是需要用驅動電源模塊來對電能進行控制。一般的驅動電源的濾波環(huán)節(jié)大多都采用了電解電容,一方面,電解電容只能起到抑制紋波的效果并不能完全消除,殘留下來的紋波會影響LED的發(fā)光效率。另一方面,電解電容自身壽命較短和LED光源的長壽命嚴重不匹配,將直接減少其使用壽命和工作安全可靠性。所以,怎樣解決電解電容壽命問題,提高驅動電源可靠性,已經成為了LED當前發(fā)展的一個重要問題。針對上述問題,本文采用輸入電流連續(xù),降壓能力強的改進型Buck變換器作為LED驅動電源的主電路拓撲。針對濾波環(huán)節(jié)的電解電容問題在改進型Buck變換器的基礎上利用紋波補償電路來抑制電路輸出端紋波,從而可以代替短壽命的濾波電解電容,使得流經LED的電流為恒定直流。提出了I2U控制方法,可以提高電路的動態(tài)響應速度,并能精確控制流經LED的電流保持其恒定,從而滿足了LED的供電要求。這種新的驅動電源無電解電容,輸出紋波小,大大提升了驅動電源的使用壽命和工作可靠性。具體研究內容如下:(1)針對傳統(tǒng)的Buck電路存在的降壓能力不強,輸入電流斷續(xù)會造成電磁干擾等缺點,設計了降壓能力強,輸入電流連續(xù)的改進型Buck變換器。分析了濾波電容對輸出紋波產生的影響,以及電解電容存在的壽命短問題,指出了去除電解電容對提高驅動電源使用壽命的重要性。(2)提出了無電解電容改進型Buck LED驅動電路結構,也就是在改進型Buck變換器的基礎上利用紋波補償電路來抑制電路輸出端紋波,從而可以代替短壽命的濾波電解電容,使得流經LED的電流為恒定直流。(3)提出了I2U控制方法,相比于傳統(tǒng)峰值電流控制,能精準控制流過LED的電流并使其保持恒定,且具有較好的動態(tài)響應速度,并將它運用在無電解電容改進型Buck LED驅動電路上。
【關鍵詞】：改進型Buck變換器 電解電容 紋波補償 I2U控制
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM46
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 研究背景及意義9-12
• 1.2 LED發(fā)光機理和伏安特性12-16
• 1.2.1 LED的發(fā)光機理12-14
• 1.2.2 LED的伏安特性14-16
• 1.3 LED驅動電源技術發(fā)展現(xiàn)狀16-17
• 1.4 本文研究主要內容17-19
• 第二章 改進型Buck LED驅動電源19-36
• 2.1 改進型Buck LED驅動電源分析19-27
• 2.1.1 改進型Buck LED驅動電源拓撲結構19-21
• 2.1.2 電感電流連續(xù)工作模式分析21-25
• 2.1.3 電感電流斷續(xù)工作模式分析25-27
• 2.2 變換器濾波環(huán)節(jié)分析27-29
• 2.3 電解電容壽命限制29-31
• 2.4 仿真分析31-35
• 2.5 本章小結35-36
• 第三章 無電解電容改進型Buck LED驅動電源36-50
• 3.1 無電解電容改進型Buck LED驅動電源拓撲結構36-37
• 3.2 紋波補償環(huán)節(jié)設計37-41
• 3.2.1 紋波補償電路結構37-40
• 3.2.2 紋波補償工作過程40-41
• 3.3 電路建模及小信號分析41-48
• 3.3.1 三端開關器件建模法41-44
• 3.3.2 小信號模型分析44-48
• 3.4 本章小結48-50
• 第四章 I2U控制無電解電容改進型Buck LED驅動電源50-68
• 4.1 I2U控制方法50-56
• 4.1.1 峰值電流控制介紹50-51
• 4.1.2 I2U控制無電解電容改進型Buck LED驅動電源電路結構51-52
• 4.1.3 I2U控制工作原理52-54
• 4.1.4 電感電流次諧波振蕩與斜坡補償54-56
• 4.2 內環(huán)傳遞函數(shù)56-61
• 4.2.1 內環(huán)傳遞函數(shù)推導57-60
• 4.2.2 內環(huán)傳遞函數(shù)分析60-61
• 4.3 仿真分析61-67
• 4.4 本章小結67-68
• 第五章 整體電路仿真和實驗電路設計68-79
• 5.1 仿真電路搭建68-69
• 5.2 仿真結果分析69-71
• 5.3 實驗電路設計71-77
• 5.3.1 主電路參數(shù)設計71-72
• 5.3.2 控制電路參數(shù)設計72-77
• 5.4 本章小結77-79
• 第六章 總結與展望79-82
• 6.1 本文總結79-80
• 6.2 本文展望80-82
• 參考文獻82-87
• 致謝87-88
• 作者在攻讀碩士學位期間取得的科研成果88

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