LED照明用恒流電源變換器設(shè)計報告

1、LED照明用恒流電源變換器設(shè)計報告 馬正，常艷芬，徐冬摘要 本系統(tǒng)是基于反激式變壓器和PWM控制器uc3525的LED照明用恒流電源，該系統(tǒng)以stm32單片機為控制核心，采用16位精度的DA轉(zhuǎn)換器DAC8811，通過單片機和按鍵控制給定電壓量，實現(xiàn)了輸出電流10mA的步進控制；并采用12精度AD轉(zhuǎn)換器ADS7886，采集輸出電壓值和輸出電流,測量精度優(yōu)于2%，且通過LCD12864液晶顯示。系統(tǒng)采用uc3525的硬件反饋實現(xiàn)了題目要求的1%的電壓和負(fù)載調(diào)整率，總之，本作品工作性能穩(wěn)定，達到題目要求的各項技術(shù)指標(biāo)。關(guān)鍵詞： LED恒流源 步進 反饋 一方案論證與比較 1 、PWM控制芯片選擇 采

2、用電流型PWM控制芯片uc3842，該芯片具有內(nèi)環(huán)電流，外環(huán) 電壓特性的雙回路反饋系統(tǒng)，可以同時檢測輸出電壓和動態(tài)開關(guān)管電流，動態(tài)反饋速度比電壓型PWM控制器快，也可以達到理想的調(diào)整率，但該芯片需要采集開關(guān)管電流，控制復(fù)雜，易引入較大的干擾，工作不穩(wěn)定，故在反饋速度要求不高時不采用。 采用電壓型PWM控制芯片uc3525，該芯片具有最大95%占空比輸出，反饋回路簡單，只采集輸出電壓，應(yīng)用方便，結(jié)合外圍PI調(diào)節(jié)器，可以很好的滿足題目的調(diào)整率求，故選用此芯片。 2 、PFC方案選擇 采用TI平均電流型PFC芯片UCC28019，該芯片應(yīng)用成熟，電路簡單，不需要采集開關(guān)管電流，適合應(yīng)用在boost結(jié)

3、構(gòu)，電流連續(xù)的工作狀態(tài)，不適合工作在反激式變換器中，因為反激式變化器的輸入電流是不連續(xù)的。故不采用此芯片。 采用臨界導(dǎo)通模式的PFC芯片UCC28051，該芯片工作在臨界導(dǎo)通模式，電感電流不連續(xù)，工作頻率不固定，需要檢測開關(guān)管電流和電感電流，當(dāng)電感電流達到輸入電壓采樣的正弦半波的峰值時開關(guān)管關(guān)閉，當(dāng)電感電流為零時，開關(guān)管重新導(dǎo)通，適合應(yīng)用在反激式變換器中，故選用次芯片。 二電路設(shè)計及參數(shù)計算 1. 主回路器件的選擇與參數(shù)計算 1.1開關(guān)管的選擇由變壓器二次側(cè)電壓Ui=36V，系統(tǒng)輸出電壓Uo=36V以下，輸出電流Io=0.15-0.35A可知，輸入電流有效值= 通過電感的峰值電流 結(jié)合最大輸出

4、電壓和最大輸出電流，并考慮一定的余量，我們選擇IRFP460，其，完全能滿足題目的要求。1.2續(xù)流二極管的選擇 由于采用反激式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過續(xù)流二極管的最大電流為0.495A，承受反向的最大電壓值為36V，為此選用MUR3060，其允許通過的最大正向電流為30A，反向耐壓典型值為400V，完全滿足題目的要求。主電路設(shè)計電路圖為：輸入側(cè)有開關(guān)管關(guān)斷電壓過沖保護，輸出側(cè)有續(xù)流二極管關(guān)斷過流保護。1.3 反饋采樣電路輸出電流經(jīng)1.09的電流采樣電阻采用后，經(jīng)INA128放大后，輸入到加法器的一個輸入端，加法器的另一個輸入端用DA給定，這就實現(xiàn)了數(shù)控輸出電流。輸出電流最大值為350mA，AD的基準(zhǔn)源電

5、壓為4.096V，輸出電流采樣電阻為1.09歐姆，所以電流采樣放大倍數(shù)為4096/0.35=11.7，為留有余地，放大倍數(shù)取（1+50/6.8）=8.35.電壓采樣電阻計算，最大輸出電壓為36V，AD的基準(zhǔn)源電壓為4.096V，故分壓比為36V/4.096V=8.79，為留有余地，電阻分別取91k和10k。反饋電壓取樣電阻計算：在36V輸出時，反饋電壓必須是4.096V,所以電阻分別取300K定值電阻和100K 滑動變阻器。過壓保護： 當(dāng)輸出過壓超過36V時，繼電器動作，將反饋點切換到電壓反饋，將輸出電壓穩(wěn)定在36V，實現(xiàn)過壓保護。1.4線性光耦隔離電路：因為輸入地與輸出地不同，故反饋還需隔離

6、，通過光耦隔離實現(xiàn)了輸出與輸入的地隔離。1.5 控制電路的設(shè)計與參數(shù)計算 因為UC3525單路輸出PWM波最大占空比為50%，為了滿足輸出占空比的要求，我們采用將UC3525的11和14腳各連接一個50電阻后再連接于一點輸出，可實現(xiàn)幾乎100%的占空比輸出。電路圖如下： 1.6 外界明暗條件檢測電路：當(dāng)沒有光照時，二極管截止，非門輸出保持為1。當(dāng)外界有光照時，二極管反向?qū)?，電阻上的電壓增大，?dāng)光照到了一定強度時，非門輸出翻轉(zhuǎn)，由1變0，單片機檢測到0信號，表明外界光照較強，單片機就通過DA控制輸出電流，直至電流減小到200mA 以下。1.7 EMI、保護電路設(shè)計上圖為交流側(cè)輸入EMI濾波。1

7、.7.1保護有輸入空氣開關(guān)過流漏電保護；1.7.2 輸入5A保險絲過流保護。1.7.3 LED負(fù)載0.4A保險絲過流保護。1.8 輸出濾波計算輸出紋波最大值為;計算可得輸出紋波為5mV是的電容為1356uF,這里取 4700uF.。1.9.提高效率的方法 選用導(dǎo)通電阻小的開關(guān)管，抑制開關(guān)管電流、電壓過沖，減小PWM控制信號線的雜散電容，提高其上升沿和下降沿的陡峭度，抑制開關(guān)損耗。2、 系統(tǒng)軟件框圖：3、系統(tǒng)硬件框圖：三測試表格和數(shù)據(jù)。1、測試條件和儀器室溫，Victor8155多功能萬用表1.1 電壓調(diào)整率題目要求：電壓調(diào)整率Su1%：負(fù)載為10個LED，調(diào)整U1，使U2在32V40V范圍內(nèi)變

8、化時，IO變化不超過±1%；輸入電壓V3234363840I0變化輸出電流mA2512512512522520.3%1.2負(fù)載調(diào)整率題目要求：負(fù)載調(diào)整率SL1%：U2=36V，負(fù)載由5個LED增加至10個，IO變化不超過±1%；負(fù)載個數(shù)5個10個調(diào)整率輸出電流mA（250mA）251251小于1%1.3步進功能給定電流（mA）150170190210230250270290310330350輸出電流(mA5272293313334355誤差(%)210.50.400.60.710.91.11.41.4測量精度實際電流（mA）149168189220230251282334354測量電流（mA）150.1168.8189.5220.6230.9251.7283.5334.8355.4誤差（%）0.70.40.20.20.40.30.50.30.21.5效率題目要求：效率70%：U2=36V、負(fù)