基于LLC谐振变换器的LED驱动电源设计开题报告

 2022-01-11 21:49:49

全文总字数:4717字

1. 研究目的与意义(文献综述)

随着世界经济以及人类社会的发展,当今世界的发展对能源的依赖性越来越强,并且能源危机日益凸显,而且人类对能源需求的不断提高,节能环保经济将成为21 世纪社会发展的主旋律。电能作为清洁、高效并且便利的终端能源载体,占总能源消费的比例也正在不断提高。在传统能源即将消耗殆尽而新能源又未能大规模产业化的当今,节能就成为了一个重中之重的问题。如今人们的日常生活已经离不开电力,电能的消耗占据了世界能源消耗的较大比重。其中照明用电便是生活中必不可少的一项。据统计,照明用电量就占据了照明应用领域消耗的能源约占全球所有能源消耗的20%左右,而称之为第四代绿色照明的 led 光源,由于其自身的照明效率高、寿命长、节能环保等众多优点而被普遍应用在当今社会的各项领域。

另外,伴随着相关半导体技术的飞快发展,大功率 led 驱动电源技术逐渐被关注。其中驱动电源的性能决定了整个照明系统的输出特性,是大功率 led 照明电路的核心所在。驱动电源的高效性,意味着更少的能量损耗,更小的发热量,这对电源的使用寿命将会起到明显的改善作用。而稳定性更是任何电源所必备的特性,可以良好保障整个系统的安全运行。而且led是电流驱动的器件,其亮度与正向电流呈比例关系,从led驱动器供电可以将其分成dc/dc和ac/dc两类。dc/dc驱动器一般由电池或稳压电源供电,主要用于便携式电子产品、矿灯、汽车等用电设备。ac/dc驱动器直接由市电供电,现阶段主要用于装饰,景观照明的led灯。ac/dc驱动器有工频变压,电容降压,buck降压电路等设计方案。当前dc/dc驱动器主要有两种设计方案:电容式电荷泵电路和电感式dc/dc电路。

led 驱动电源是开关电源的一种,所以市场上很多公司专门为 led 驱动电源设计控制芯片,在国内有宏晶(sct)、点晶(siti)等公司,在国外有国家半导体(ni)、安美森(on semiconductor)等,而这些专用芯片根据应用场合的不同分为单级驱动方案和多级驱动方案。led 驱动电源的单级驱动方案就是将功率因数校正(pfc)电路与 dc/dc 电路整合在一起,两个电路共用一个开关管和一块芯片进行控制,这样使得外围电路设计变得简单,减少了元器件的数量,从而缩小了驱动电源的体积,同时也节约了而成本。在单级的驱动方案中使用的拓扑结构较灵活,但是这种单级驱动方案也存在着很多的问题,功率因数不高,效率一般也较低,电磁干扰(emi)较差,所以一般这种方案都用在小功率的场合。而大功率的应用场合功率一般都大于50w,这类 led 驱动的应用场合有舞台灯光,大型体育场照明、特殊场合照明等。由于驱动电路的输出端带有大量 led 灯,所以需要输出恒定的电流,从而保证各个负载的均流。其拓扑结构一般为三级式结构,第一级为有源功率因数校正电路,第二级为隔离式直流变换器,第二级的隔离式直流变换器的拓扑结构一般选择为全桥拓扑、半桥拓扑、llc 谐振变换器等拓扑结构,第三级则采用恒流模块使得输出能够均流。

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2. 研究的基本内容与方案

本次毕业设计的任务是利用全桥llc谐振变换器设计一大功率的双输出的led驱动电源,要求其输出功率为660w,其中一路580w为路灯驱动电源,led负载为58v/10a;另一路为80w蓄电池充电电路,蓄电池为58v/1.4a。另外,目标是要能实现稳定的恒流输出,具有限压保护功能以及高的功率因数。在设计过程中,要确定该驱动电源电路拓扑结构和控制策略及充电电路控制策略,并利用仿真软件验证设计的正确性。

通过分析此次设计的任务与目标,拟采用的方案结构为三级式结构,则第一级为有源功率因数校正电路,第二级为隔离式直流变换器,第三级采用恒流电路以实现稳定的恒流输出。led驱动电源的方案结构图如图1所示。

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3. 研究计划与安排

第1周:查阅与设计相关的参考文献资料,完成英文翻译工作;

第2周:完成文献综述,撰写开题报告的初稿;

第3周:修改和完善开题报告,主要是研究意义、目标、技术路线论证;

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4. 参考文献(12篇以上)

1.volkan suel. a comprehensive loss analysis of half-bridge llc resonant converter used in led street lights.1st global power, energy and communication conference. 2019

2.chun-an cheng. design and implementation of a single-stage driver for supplying an led street-lighting module with power factor corrections. ieee transactions on power electronics.2015

3.satit mangkalajan. a single-stage led driver based on zcds class-e current-driven rectifier as a pfc for street-lighting applications. ieee transactions on power electronics.2018

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