LED开关电源原理特点

LED开关电源的三个条件

1、开关是 ：电力电子器件工作在开关状态而不是线性状态

2、高频：电力电子器件工作在高频而不是接近工频的低频

3、直流：开关电源输出的是直流而不是交流

LED开关电源是由电路来控制开关管而进行高速的导通和截止。是将直流电转化成高频交流电来给变换器进行变压，使其产生所需要的一组或多组电压！高频交流在变压器电路中的效率要比市电50Hz或60Hz高，因此开关电源变压器可以做到体积很小，在开关电源工作的时候不会很热，产品价格比工频直流稳压电源低．如果不将50Hz或60Hz变为高频电，那么开关电源就没有任何意义。开关电源大体可以分为隔离和不隔离这两种，是隔离型的一定有开关电源变换器，而不隔离的未必一定有开关电源变换器。开关电源与传统直流电源相比具有体积小、重量轻、效率高等优点。

LED开关电源中应用的电子器件主要为:LED二极管、IGBT和MOSFET。SCR在开关电源输入整流电路及软启动电路中有少量应用，GTR驱动困难，开关频率低，逐渐被IGBT和MOSFET取代。

问我 输出电压纹波检测；

开关电源效率检驱动测；

如果有要求功率因数，也要做功率因数的检测；

防止输入电源突变对电路影响的输入电压调整率检测以及满负载之电源温度检测。

LED开关电源设计参数分析

LED开关电源功率密度

提高开关电源的功率密度,使之小型化、轻量化,是人们不断追求的目标.这对便携式电子设备(如移动电话,数字相机等)尤为重要.使开关电源小型化的具体办法有以下几种.

一是高频化.为了实现电源高功率密度,必须提高PWM变换器的工作频率、从而减小电路中储能元件的体积重量.我

二是应用压电变压器.应用压电变压器可使高频功率变换器实现轻、小、薄和高功率密度.压电变压器利用压电陶瓷材料特有的“电压-振动”变换和“振动-电压”变换的性质传送能量,其等效电路如同一个串并联谐振电路,是功率变换领域的研究热点之一.

三是采用新型电容器.为了减小电力电子设备的体积和重量,须设法改进电容器的性能,提高能量密度,并研究开发适合于电力电子及电源系统用的新型电容器,要求电容量大、等效串联电阻(ESR)小、体积小等.

LED开关电源中高频磁性元件的选择

LED开关电源系统中应用大量磁元件,高频磁元件的材料、结构和性能都不同于工频磁元件,有许多问题需要研究.对高频磁元件所用的磁性材料,要求其损耗小、散热性能好、磁性能优越.适用于兆赫级频率的磁性材料为人们所关注,纳米结晶软磁材料也已开发应用.

3、LED开关电源中高频化以后软开关技术的应用

LED开关电源高频化以后,为了提高LED开关电源的效率,必须开发和应用软开关技术.它是过去几十年国际电源界的一个研究热点.

PWM-LED开关电源按硬开关模式工作(开/关过程中电压下降/上升和电流上升/下降波形有交叠),因而开关损耗大.高频化虽可以缩小体积重量,但开关损耗却更大了.为此,必须研究开关电压/电流波形不交叠的技术,即所谓零电压开关(ZVS)/零电流开关(ZCS)技术,或称软开关技术,小功率软 LED 开关电源效率可提高到80%~85%.上世纪70年代谐振开关电源奠定了软开关技术的基础.随后新的软开关技术不断涌现,如准谐振(上世纪80年代中)全桥移相ZVS-PWM,恒频ZVS-PWM/ZCS-PWM(上世纪80年代末)ZVS-PWM有源嵌位;ZVT-PWM/ZCT-PWM(上世纪90年代初)全桥移相ZV-ZCS-PWM(上世纪90年代中)等.我国已将最新软开关技术应用于6kW通信电源中,效率达93%.

LED开关电源中使用同步整流技术

LED开关电源中使用同步整流技术,相对于低电压、大电流输出的软开关变换器,可进一步提高其效率的措施是设法降低开关的通态损耗.例如同步整流 (SR) 技术,即以功率MOS管反接作为整流用开关二极管,代替肖特基二极管(SBD),可降低管压降,从而提高LED开关电源电路效率.

5、LED开关电源中功率因数校正(PFC)变换器应用

LED开关电源中功率因数校正(PFC)变换器应用.由于AC/DC变换电路的输入端有整流器件和滤波电容,在正弦电压输入时,单相整流电源供电的电子设备,电网侧(交流输入端)功率因数仅为0.6- 0.65.采用功率因数校正(PFC)变换器,网侧功率因数可提高到0.95~0.99,输入电流THD<10%.既治理了对电网的谐波污染,又提高了电源的整体效率.这一技术称为有源功率因数校正(APFC).

LED开关电源全数字化控制

LED开关电源的控制已经由模拟控制,模数混合控制,进入到全数字控制阶段.全数字控制是发展趋势,已经在许多功率变换设备中得到应用.

全数字控制的优点是数字信号与混合模数信号相比可以标定更小的量,芯片价格也更低廉;对电流检测误差可以进行精确的数字校正,电压检测也更精确;可以实现快速,灵活的控制设计.

LED开关电源电磁兼容性

LED开关电源电磁兼容性:高频LED开关电源的电磁兼容(EMC)问题有其特殊性.功率半导体器件在开关过程中所产生的di/dt和dv/dt,将引起强大的传导电磁干扰和谐波干扰,以及强电磁场(通常是近场)辐射.不但严重污染周围电磁环境,对附近的电气设备造成电磁干扰,还可能危及附近操作人员的安全.同时,电力电子电路(如开关变换器)内部的控制电路也必须能承受开关动作产生的EMI及应用现场电磁噪声的干扰.上述特殊性,再加上EMI测量上的具体困难,在电力电子的电磁兼容领域里,存在着许多交叉学科的前沿课题有待人们研究.

LED开关电源设计和测试技术

LED开关电源系统的CAD,包括主电路和控制电路设计、器件选择、参数最优化、磁设计、热设计、EMI设计和印制电路板设计、可靠性预估、计算机辅助综合和优化设计等.用基于仿真的专家系统进行LED开关电源系统的CAD。

LED开关电源使用范围

LED开关电源广泛适用于LED显示屏（单色门头屏、全彩屏）、LED照明（LED灯具、LED路灯）、LED亮化(护栏管、洗墙灯、广告灯箱）为各类恒压、恒流产品提供电源供应，低压电流安全，绿色，健康。

《开关电源驱动LED电路设计实例》结合国内外开关电源技术和LED驱动技术的发展和应用，以基于开关电源设计的LED驱动电路为《开关电源驱动LED电路设计实例》的核心内容，系统地介绍了开关电源基础知识、LED驱动电路、电感式开关电源驱动LED电路设计实例、电容式开关电源（电荷泵）驱动LED电路设计实例等内容。《开关电源驱动LED电路设计实例》题材新颖实用、内容丰富、深入浅出、文字通俗、具有很高的实用价值。

《开关电源驱动LED电路设计实例》可供电信、信息、航天、汽车、国防及家电等领域从事开关电源驱动LED电路的开发、设计和应用的工程技术人员和高等学院及职业技术学院的师生阅读参考。

前言

第1章开关电源与LED驱动理论1

1.1开关电源与LED照明的概述1

1.1.1什么是开关电源1

1.1.2开关电源的分类2

1.1.3什么是LED照明3

1.1.4LED照明灯的主要参数3

1.2开关电源的结构形式4

1.2.1反激式单晶体管变换电路4

1.2.2反激式双晶体管变换电路5

1.2.3正激式单晶体管变换电路6

1.2.4正激式双晶体管变换电路6

1.2.5半桥式变换电路7

1.2.6桥式变换电路8

1.2.7推挽式变换电路8

1.2.8升压式变换电路9

1.2.9降压式变换电路10

1.2.10升压/降压式变换电路11

1.2.11单端一次电感式变换电路12

1.2.12电荷泵式变换电路13

1.3开关电源元器件的特性与选用15

1.3.1功率开关晶体管的特性与选用15

1.3.2软磁铁氧体磁心的特性与选用20

1.3.3光耦合器的特性与选用25

1.3.4二极管的特性与选用27

1.3.5自动恢复开关的特性与选用31

1.3.6热敏电阻的特性与选用33

1.3.7TL431精密稳压源的特性与选用34

1.3.8压敏电阻的特性与选用36

1.3.9电容器的特性与选用36

1.4LED照明调光电路42

1.4.1LED模拟调光电路42

1.4.2LED脉宽调光电路42

1.4.3LED双向晶闸管调光电路44

1.5问答题46

第2章开关电源电路及LED调光照明设计理论47

2.1开关电源控制方式的设计47

2.1.1脉宽调制的基本原理47

2.1.2脉冲频率调制的基本原理48

2.1.3开关电源反馈电路的设计48

2.2开关电源各回路设计50

2.2.1整流滤波回路的设计50

2.2.2开关功率管消耗功率的计算52

2.2.3开关电源吸收回路设计53

2.2.4开关电源保护回路设计54

2.2.5开关电源软启动回路设计59

2.2.6开关电源多路输出反馈回路设计61

2.2.7LED照明驱动电路设计66

2.3芯片LED驱动电源的设计69

2.3.1TOP204Y恒功率调光LED驱动电源的设计69

2.3.2SG6858脉宽调光隔离式LED驱动电源的设计72

2.3.3FT6610非隔离式模拟调光LED驱动电源的设计75

2.3.4BP3108双向晶闸管调光隔离式LED驱动电源的设计76

2.3.5NCP1207软启动背光源LED驱动电源的设计78

2.4开关电源设计开发与LED照明应用82

2.4.1电磁干扰抑制方法82

2.4.2效率与功率因数84

2.4.3器件材料的选用85

2.4.4功率变换控制的研究85

2.4.5生产工艺的重要性86

2.4.6LED照明寿命的探讨86

2.4.7LED照明光衰对寿命的影响87

2.5问答题88

第3章开关电源电路结构与LED驱动电源的设计应用89

3.1正激式脉宽调制变换电路89

3.1.1NCP1337的电路特点89

3.1.2NCP1337电路的工作原理与应用91

3.1.3正激式高频变压器设计91

3.1.4DPA424R变换LED驱动电路设计应用94

3.2正激式双晶体管变换电路96

3.2.1UC3852的电路特点96

3.2.2UC3852电路的工作原理与应用96

3.2.3正激式双晶体管变换电路脉冲变压器设计98

3.2.4双管正激式高频变压器设计99

3.3反激式脱线变换电路100

3.3.1VIPER53的电路特点100

3.3.2VIPER53电路的工作原理与应用101

3.3.3VIPER53电路参数设计102

3.3.4反激式高频变压器设计104

3.3.5LM3445变换LED驱动电路设计应用108

3.4半桥式变换电路112

3.4.1概述112

3.4.2TL494的电路特点113

3.4.3TL494电路的工作原理与应用114

3.4.4TL494的保护电路117

3.4.5半桥式高频变压器设计118

3.4.6PLC810PG变换LED驱动电路设计应用120

3.5桥式变换电路124

3.5.1UC3525B的电路特点及其应用124

3.5.2UC3525B电路的工作原理124

3.5.3桥式变换电路变压器设计127

3.6推挽式变换电路129

3.6.1概述129

3.6.2UC3825的电路特点130

3.6.3UC3825电路的工作原理与应用131

3.6.4推挽式高频变压器设计131

3.7问答题134

第4章新型开关电源的设计与应用135

4.1绿色开关电源135

4.1.1采用具有ZVS高转换效率UCC28600的绿色开关电源135

4.1.2采用先进的“三高一小”FAN4803的绿色开关电源139

4.2变频开关电源145

4.2.1采用适用于室内外的UC1864的变频开关电源145

4.2.2采用输入电压宽、性能稳定UC3845BN的变频开关电源150

4.3准谐振开关电源154

4.3.1采用高频率、高效率MC34067的准谐振开关电源154

4.3.2采用输出低电压、大电流L6565的准谐振开关电源160

4.4单片开关电源165

4.4.1恒压/恒流式LED驱动TOP227Y开关电源165

4.4.2TNY279P高效率LED驱动电源172

4.4.3MC33374的无辐射、LED驱动电源176

4.4.4TOP246Y的多功能LED驱动电源178

4.5问答题187

第5章经济实用电源189

5.1通信电源189

5.1.1采用无辐射、高可靠性UCC3895的通信电源189

5.1.2采用高可靠性、不间断AC/DC、DC/DC两种变换UC3848A的通信电源195

5.2电视电源197

5.2.1采用具有APFC、抗EMI的TEA2261的电视电源197

5.2.2采用具有电荷泵电压转换的ICEIQS01的液晶电视电源198

5.3计算机电源205

5.3.1采用高效无辐射SG3535A的笔记本电脑电源206

5.3.2采用具有自动恢复功能的CW3524的笔记本电脑电源208

5.3.3采用低电流启动、离线式LM5021的台式电脑电源211

5.4充电器电源214

5.4.1采用单片恒功率LNK501的手机充电电源215

5.4.2采用截流式恒功率电动自行车用6N60的充电电源215

5.5工业用电源218

5.5.1采用智能化数控机床用NCP1280的工业电源218

5.5.2采用脉冲比率控制模式IR4015的锅炉仪表电源222

5.6军工电源225

5.6.1采用四路控制TL1464的军工开关电源226

5.6.2采用高效平板变压器IR2086的航天开关电源228

5.7问答题231

第6章软开关技术与LED电源设计232

6.1软开关功率变换技术232

6.1.1硬开关转换功率损耗232

6.1.2准谐振变换电路的意义233

6.2零开关脉宽调制变换电路233

6.2.1ZCSPWM变换电路233

6.2.2ZVSPWM变换电路234

6.3零开关脉宽调制转换变换电路235

6.3.1ZCTPWM转换变换电路235

6.3.2ZVTPWM转换变换电路236

6.4DC/DC零电压开关脉宽调制变换电路238

6.4.1DC/DC有源钳位正激式变换电路238

6.4.2DC/DC有源钳位反激式变换电路239

6.4.3DC/DC有源钳位正反激式组合变换电路240

6.5问答题243

第7章有源、无源功率因数校正与电源效率244

7.1电流谐波244

7.1.1电流谐波的危害245

7.1.2功率因数245

7.1.3功率因数与总谐波含量的关系246

7.1.4功率因数校正的意义与基本原理247

7.2有源功率因数校正248

7.2.1有源功率因数校正的主要优缺点248

7.2.2有源功率因数校正的控制方法250

7.2.3峰值电流控制法250

7.2.4滞环电流控制法251

7.2.5平均电流控制法253

7.3有源功率因数校正电路设计254

7.3.1峰值电流控制法电路设计254

7.3.2UC3854用平均电流控制法电路设计261

7.3.3ML4813用滞环电流控制法电路设计264

7.4无源功率因数校正电路设计267

7.4.1无源功率因数校正电路的基本原理267

7.4.2无源功率因数校正电路设计268

7.5电源效率269

7.5.1高频变压器性能的提高269

7.5.2开关电源效率的提高270

7.5.3PCB设计质量的提高274

7.5.4开关电源怎样实现准谐振274

7.6问答题277

第8章PCB设计技术278

8.1PCB技术应用278

8.1.1PCB的类型278

8.1.2PCB的布局、布线要求279

8.1.3PCB的设计过程280

8.1.4PCB的总体设计原则281

8.1.5PCB的布线技巧282

8.1.6元器件放置要求及注意事项283

8.2PCB抑制电磁干扰的新技术283

8.2.1表面积层技术283

8.2.2微孔技术284

8.2.3平板变压器设计技术284

8.3PCB可靠性设计285

8.3.1PCB的地线设计286

8.3.2PCB的热设计286

8.3.3PCB的抗干扰技术设计287

8.4问答题288

第9章研发开关电源的程序步骤289

9.1开关电源研发程序289

9.1.1审题，确定实施方案289

9.1.2电路的设计与选用289

9.1.3元器件的选用设计计算290

9.1.4PCB的设计290

9.1.5项目预算291

9.2UCC28600研发实例一291

9.2.1用户市场要求及可行性291

9.2.2UCC28600的功能特点291

9.2.3UCC28600电路PFC的设计计算292

9.2.4UCC28600电路高频变压器的设计计算方法一295

9.2.5UCC28600电路高频变压器的设计计算方法二296

9.2.6UCC28600电路高频变压器的设计计算方法三297

9.2.7UCC28600电路PWM的计算299

9.2.8UCC2860电路输出控制元件的计算300

9.3UC3842研发实例二302

9.3.1UC3842电路应用的意义302

9.3.2UC3842电路的特点和结构302

9.3.3UC3842电路元器件的计算303

9.3.4UC3842电路高频变压器的设计计算方法一304

9.3.5UC3842电路高频变压器的设计计算方法二305

9.3.6UC3842电路高频变压器的设计计算方法三306

· · · · ·