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新型高功率密度LED驱动器研究

常伟  
【摘要】:在绿色环保思想日益深入人心的当代,研究高效节能的电子产品具有重大意义。LED(Light Emitting Diode)照明光源是近年兴起的新型绿色照明光源,具有高效、节能、环保、使用寿命长、可靠性高、应用灵活、动态响应快等优点。我国及其他各国都加快对LED照明产品及其驱动电源的研究与使用。 本文对比了三级与两级LED驱动器,通过将功率因数校正电路与直流变换器集成为一级的方式,提出一种新型高功率密度单功率级LED驱动器。该驱动器减小了系统的体积,提高了功率密度,降低了装置成本。本文设计了两种具有高功率密度的LED驱动拓扑结构,并分别对两种拓扑结构进行深入的理论分析与仿真验证。 本文所提的SF-SPS变换器能实现系统软开关,所以其可工作在较高的工作频率,具有更高的功率密度。本文分析了SF-SPS变换器中Sepic单元实现PFC的条件及Flyback实现零电流、低电压开通的条件,设计了箝位电路及补偿网络。建立了电路等效模型,优化了其控制回路。采用模拟与数字相结合的方法设计了SF-SPS变换器的控制器,控制方式采用零电压开通,峰值电流关断的双闭环控制。 在实验中,搭建了100W SF-SPS变换器实验样机并进行了调试,经测试,所提的SF-SPS变换器稳态效率高达83%,当负载在30%到100%变化时,其功率因数大于0.991,THD小于9%,负载调整率为3.4%;当输入电压在180V到260V波动时,其功率因数大于0.988,THD小于10%,电压调整率为3.9%。实验结果表明,所设计的SF-SPS变换器具有良好的动态特性和稳态性能。


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