毕业设计（论文）开题报告书
课 题 名 称 大功率LED灯驱动电源的设计 学 生 姓 名 易奇林 学 号 1041203057 系、年级专业 电气工程系10级测控专业 指 导 教 师 李辉
2013年 12月 15 日
一、课题的来源、目的、意义（包括应用前景）、国内外现状及水平 1．课题来源及目的 本课题来源于科研与教学方面的实际应用，其目的是为培养学生综合运用所学理论知识和技能解决实际问题能力，实际动手能力，查阅文献资料的能力与工程设计的基本能力，培养学生综合运用本专业理论知识的能力。 2. 课题意义 随着能源危机和气候变暖问题越来越严重，节能已经成为全球普遍关注的话题。照明是人类消耗能源的重要方面，照明约占世界总能耗的20％.因此提高照明用的的效率，可以有效缓解能源紧张。如何提高照明系统的能源利用率，延长照明系统的寿命，取代白炽灯，荧光灯，节能灯的第四代照明灯具是什么？业界给出的答案就是LED灯照明。LED照明每W流明数可达到120lm。远高于白炽灯和日光灯，此外LED灯珠寿命可长达十万小时，并且绿色无污染。LED照明具备的这些优点决定了其应用前景是非常广阔的,能够成为照明领域的新一代绿色光源[1]。不过LED的应用，需要合适的驱动控制电路。大功率白光LED上的正向压降一般为3-4V，不能直接使用市电驱动。因此一个和LED灯珠匹配的高效，环保，长寿命的电源是必须的，这正是这次选题的目的和意义所在。 3．国内外现状及水平 人类社会不断发展前进，人们的聪明才智使机器制造业、电子工业等相继诞生和发展。城市建筑规模也随着扩大，在电源发展的一百多年来，照明电器作为光源已经经历了三个重要的发展阶段:白炽灯,荧光灯和高强度气体放电灯,大功率照明LED是将是第四代光源。高工LED产业研究所调研报告显示，如今LED照明已经超越背光源成为LED市场增长速度最快的应用市场，到2015年，LED国内照明市场的产值渗透率将达到四分之一。近年来我国随着LED灯应用技术的迅猛发展和日趋成熟，功率型LED驱动显得越来越重要,用市电驱动大功率LED需要解决降压和恒流问题及转换效率,体积，工作时间，成本，电磁干扰和功率因素等问题。随着LED光效及总体发光量的不断提高，大功率LED照明在普通照明方面得到不断扩展，相应的电源驱动也随市场的升温如雨后春笋般萌发。本课题研究的是大功率照明LED开关电源的技术，现在正处于一个新兴的热潮中。。
二、课题研究的主要内容、研究方法或工程技术方案和准备采取的措施 1．研究的主要内容 设计基于LED照明驱动设计了恒流输出、空载保护、隔离输出及EMC等功能.系应用于LED照明驱动的开关电源电路。采用PWM自动调节实现恒流输出，稳压管过压锁定实现空载保护，电磁隔离和光隔离实现隔离输出。经过多次的运行与检测，实践证明该电路恒流输出稳定，发热量低。本设计体积小,微调反馈电路可设置作为为LED驱动常用的350mA或700mA恒流 2．工程技术方案 本系统由火灾检测模块、A/D转换模块、信号处理模块和声光报警模块模块组成。火灾检测模块由温度检测和烟雾检测构成，其温度传感器选用AD590，烟雾传感器选用MQ-2烟雾传感器。A/D转换模块选用常用的模数转换芯片ADC0809。声光报警模块分为声音报警和光报警，声音报警模块由LM386运放器及音响设备组成。光报警模块采用高亮度红色光LED闪烁实现。通过对烟雾和温度的检测来启动报警。 基于上述的原理要求我们来设计硬件框图如图1所示： 烟雾传感器 A/D转换 温度传感器 时钟电路 电源模块 单片机 系统 报警电路 浓度显示 按键 图1 硬件原理框图
各模块电路功能： 1.DC/DC变换器
DC/DC变换器的类型有多种,为了保证用电安全,本设计方案选为隔离式。隔离式DC/DC变换形式又可进一步细分为正激式、反激式、半桥式、全桥式和推挽式等。其中,半桥式、全桥式和推挽式通常用于大功率输出场合,其激励电路复杂,实现起来较困难;而正激式和反激式电路则简单易行,但由于反激式比正激式更适应输入电压有变化的LED大功率驱动电源。
2.恒流恒压电路
使用恒流恒压控制器件TSM101调节输出电压和电流,使之稳定。通过TSM101的控制作用,保证了电源恒流(CC)和恒压(CV)工作。隔离变压器经过双二极管和电解电容器滤波的电压,再经电感和电容滤波后的输出为本电源模块的输出电压,直接加在LED路灯上。可调电阻器分别调节输出电压和电流的大小。分别对电源输出的电压和电流采样。TMS101的输出TOUT通过光电耦合器、可控硅和三极管等电路送到L6561的引脚5,通过反馈电路实现恒流控制。
3. 比较器电路
采用比较器LM258，输出端的采样电阻两端的电压信号VR+和VR-送到比较器LM258,通过与预设电压进行比较,产生电压反馈信号DOUT。VF为变压器T1副边绕组产生的辅助电源。
4.PFC电路
本设计采用最常见的有源功率因数校正的控制器件L6561，L6561的引脚8为电源输入端,由变压器T1的副边绕组提供;引脚7为驱动信号输出引脚,直接驱动MOS管VQ1;引脚6为参考地,该引脚和主回路的地连在一起;引脚5为过零检测引脚,用于确定何时导通MOS管。变压器T1的引脚1和引脚2组成的绕组,通过电阻将电感电流过零信号传输至该器件的引脚5,同时比较器
LM258产生的信号DOUT通过光耦、三极管、可控硅等传输至器件的引脚5,以检测输出电流。引脚4为MOS管电流采用引脚,器件将该引脚检测到的信号与器件内部产生的电感电流信号相比较,来确定何时关断MOS管。采样MOS管电流,该电阻一端接于系统地,另一端同时在MOS管的源极和器件的引脚4。引脚3为器件内部乘法器的一个输入端,该引脚与整流桥电路输出电压相连,确定输入电压的波形与相位,用以生成器件内部的电感电流参考信号。Ubout经3只电阻分压后传送到引脚3。引脚2为内部乘法器的另一个输入端,同时为电压误差放大器的输出端,引脚1为系统反馈电压的输入端。恒流恒压器件的输出TOUT通过光耦将电压反馈传送到器件的引脚1,形成输出电压的负反馈回路。电阻R28和电容C18连接于器件的引脚1和引脚2之间,用于形成电压环的补偿网络。
3．准备采取的措施 （1）阅读大量与本设计有关的文献书籍； （2）在网上查找本设计相关的内容，学会图书检索，提高自己的查找文献资料的能力； （3）学会使用仿真软件，为设计的仿真阶段作准备。 （4）遇到不明白的问题及时向指导老师和同学请教。 认真做到以上四点，希望在老师和一些同学的帮助下保质保量地完成论文。 三、现有基础和具备的条件 1．理论方面 完成设计课题需要具备一定的模拟电子技术、数字电子技术、LED照明技术和电源驱动等理论基础知识，熟练掌握相关软件Multisim10.0、Protel 99SE等的使用。 2．硬件方面 （1）数字控制与PLC实验室有“THKSCM-1型单片机实验系统”； （2）THKSCM-1型单片机实验系统实验指导书、KEIL 软件，WAVE 软件 3．参考文献 [1] 周志敏，纪爱华等著．LED照明技术与工程应用[M]．北京：中国电力出版社.2009.2． [2] 任增民.秦会斌.崔佳冬 一种大功率LED驱动电路设计与实现 [期刊论文] -杭州电子科技大学学报2007(5) [3] Optoelectronics Industry Development Association，Light Emitting Diodes (LEDs) for General Illumination，2002.9 [4] 童诗白，华成英，模拟电子技术基础. 高等教育出版社. [5] 王声学，吴广宁，蒋伟等．LED原理及其照明应用[J]．灯与照明，2006年04期． [6] 李茂华．LED驱动控制研究[D]．西南交通大学，2006，28-29． [7] 刘彬． LED 恒流驱动电源的研究与设计[D]．北京交通大学，2009，22-23． [8] 杨旭.裴云庆.王兆安 开关电源技术 2004． [9] 期刊论文 LED路灯驱动电源的设计 - 电子设计工程2010,18(6) [10] 王晓明，郭伟玲，高国等．LED——新一代照明光源[J]．现代显示，2005年07期． [11] 2009年中国LED产业分析报告[EB/OL]．千寻创意资源站．2009．5． [12] 杨恒，LED照明驱动电路设计与实例精选[M]．北京：中国电力出版社，2008.1 四、总的工作任务，进度安排以及预期结果