2017畢業(yè)論文-基于ob2532的led恒流源驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　基于OB2532的LED恒流源驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　與人們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)的照明技術(shù)已經(jīng)延續(xù)了一百多年的發(fā)展，近年來LED作為一種較新的電光源，有著高效、耐用、安全等優(yōu)點(diǎn)，在照明領(lǐng)域有著非常廣闊的應(yīng)用前景。</p><p>　　LED 器件對(duì)驅(qū)動(dòng)電源的要求近乎于苛刻，需要設(shè)

2、計(jì)復(fù)雜的變換電路，不同用途的LED 燈，要配備不同的電源適配器。國(guó)外客戶對(duì)LED驅(qū)動(dòng)電源的效率轉(zhuǎn)換、有效功率、恒流精度、電源壽命、電磁兼容的要求都非常高，因?yàn)殡娫丛谡麄€(gè)燈具中的作用就好比像人的心臟一樣重要。</p><p>　　本論文主要研究LED恒流源驅(qū)動(dòng)電路，對(duì)常見的恒流源驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行了比較，通過對(duì)比選擇出較好的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，然后進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，相關(guān)元器件參數(shù)的選擇，與最后電路的調(diào)試工作，最后形成成品，對(duì)所遇見

3、的問題進(jìn)行分析解決。</p><p>　　關(guān)鍵詞：LED 開關(guān)電源 SEPIC電路 恒流源</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Lighting technology, which is closely related to our daily life, has developed for more t

4、han one century. In recent years, LED(light-emitting diode), due to its high efficiency, durability, and security, has had an extensive application in the field of lighting.</p><p>　　The requirements of driv

5、e power on LED device is demanding: we need to design complex inverters, besides, we need to prepare different power adapter for LEDs of different usages. For foreign customers, they set a high standard on LED drive powe

6、r’s conversion efficiency, effective power, constant current accuracy, battery life and electromagnetic compatibility, because they know that the power supply plays a vital role in the whole light.</p><p>　　

7、This paper mainly focused on the drive circuit of LED constant current source, compared different common drive circuits and selected the circuit topology which has higher efficiency. Then we carried on the circuit design

8、 and selected the parameters of related components. Finally, we tested the circuit, made out the product and discussed problems occurred during the test.</p><p>　　Key Words: LED Switching Power Supply SEPI

9、C constant current source</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p

10、><p>　　1.1本課題研究的目的意義1</p><p>　　1.2 LED發(fā)光原理2</p><p>　　1.3 LED驅(qū)動(dòng)電源的使用現(xiàn)狀2</p><p>　　1.4 LED驅(qū)動(dòng)電源面臨的問題3</p><p>　　1.5 LED驅(qū)動(dòng)電源的展望3</p><p>　　1.6論文的主要

11、工作4</p><p>　　第二章 LED驅(qū)動(dòng)電源工作原理5</p><p>　　2.1 PWM調(diào)制簡(jiǎn)介5</p><p>　　2.2 控制方式5</p><p>　　2.3恒壓和恒流的選擇8</p><p>　　2.4 DC-DC功率變換電路概述11</p><p>　　第三章開關(guān)

12、電源設(shè)計(jì)過程17</p><p>　　3.1芯片介紹17</p><p>　　3.2提高單片開關(guān)電源效率的方法21</p><p>　　3.3 EMC設(shè)計(jì)23</p><p>　　3.4電路參數(shù)的計(jì)算25</p><p>　　3.5變壓器繞法29</p><p>　　3.6測(cè)試數(shù)據(jù)

13、29</p><p><b>　　第四章 結(jié)論35</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)37</b></p><p><b>　　致謝38</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　

14、1.1本課題研究的目的意義</p><p>　　LED（Lighting Emitting Diode）照明即是發(fā)光二極管照明，它是一種節(jié)能、環(huán)保、快速、多色彩、長(zhǎng)壽命的新型光源，它將成為未來照明的發(fā)展趨勢(shì)，但由于其對(duì)電源的穩(wěn)定性要求很高，所以就需要各種驅(qū)動(dòng)電路配合才能達(dá)到高的發(fā)光效率。LED的壽命和電源有很大的關(guān)系，電源供電不穩(wěn)定，將會(huì)導(dǎo)致LED發(fā)光效率降低，壽命縮短，顏色發(fā)生變化，甚至燒毀，所以驅(qū)動(dòng)電路將會(huì)成

15、為L(zhǎng)ED照明發(fā)展的瓶頸，同時(shí)也是從事LED照明企業(yè)的技術(shù)難題，如果不能很好的掌握這項(xiàng)技術(shù)，就會(huì)被淘汰，喪失市場(chǎng)份額從而導(dǎo)致虧損的惡性循環(huán)。所以說對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的研究是至關(guān)重要的。</p><p>　　本課題研究是為了推動(dòng)LED更接近被主流普通照明市場(chǎng)所采用，設(shè)計(jì)出好的電源驅(qū)動(dòng)會(huì)有助于提高LED的發(fā)光效率，降低照明產(chǎn)品的制造成本，這都是大勢(shì)所趨，因?yàn)長(zhǎng)ED照明產(chǎn)業(yè)正在持續(xù)走熱，其中最主要的推動(dòng)因素是各國(guó)政府對(duì)節(jié)能環(huán)保新

16、能源產(chǎn)業(yè)的日益重視和大力扶持。無論是09年閉幕的哥本哈根世界氣候大會(huì)，還是當(dāng)前世界許多國(guó)家應(yīng)對(duì)金融危機(jī)的重要舉措，扶持發(fā)展新能源始終處于決定性的重要地位。所有跡象表明新能源將是近代基于低碳經(jīng)濟(jì)的一場(chǎng)技術(shù)革命。未來新能源產(chǎn)業(yè)的價(jià)值鏈將圍繞新能源收集和新能源利用，更有效的收集和開拓新能源的新應(yīng)用會(huì)為各領(lǐng)域開拓新的價(jià)值增長(zhǎng)點(diǎn)，如LED照明。在這里必須提出的一點(diǎn)是，在太陽能系統(tǒng)中，為了把電能并入電網(wǎng)，需要用逆變器把直流電變成交流電，當(dāng)照明負(fù)載為

17、直流時(shí)無需使用(如LED照明)，目前已經(jīng)有太陽能直接供電的LED照明系統(tǒng)，相信這個(gè)趨勢(shì)將在未來得到更多應(yīng)用，從這點(diǎn)上看，DC-DC功率變換器研究的價(jià)值很高，會(huì)為我們節(jié)省很多資源。</p><p>　　本課題所研究的就是一種LED恒流源驅(qū)動(dòng)，通過對(duì)SEPIC和FLYBACK電路的研究與分析，對(duì)比兩者優(yōu)缺點(diǎn)，選擇出更適合應(yīng)用實(shí)際的電路。</p><p>　　1.2 LED發(fā)光原理</p&

18、gt;<p>　　圖1-1 LED發(fā)光原理圖</p><p>　　LED（Light Emitting Diode），發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED的心臟是一個(gè)半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個(gè)支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極，使整個(gè)晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是N型半導(dǎo)體，在這邊主要是電

19、子。但這兩種半導(dǎo)體連接起來的時(shí)候，它們之間就形成一個(gè)P-N結(jié)。當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個(gè)晶片的時(shí)候，電子就會(huì)被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會(huì)以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED發(fā)光的原理。而光的波長(zhǎng)也就是光的顏色，是由形成P-N結(jié)的材料決定的。 </p><p>　　1.3 LED驅(qū)動(dòng)電源的使用現(xiàn)狀</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)電燈正在經(jīng)歷一場(chǎng)革命。出于保護(hù)能源和應(yīng)對(duì)全球氣候變暖的考慮

20、，美國(guó)一些州和其它一些國(guó)家開始禁止使用低能效的白熾燈泡。各種新技術(shù)正紛紛被用于替換白熾燈泡，其中緊湊型真空熒光燈(CFL)是主要替代方案。盡管這種CFL燈的功耗僅為白熾燈的20%，但卻含有有毒物質(zhì)汞。相比之下，LED燈可以提供更高效和更環(huán)保的解決方案。</p><p>　　LED最初的商業(yè)應(yīng)用出現(xiàn)在上世紀(jì)七十年代，但因其光輸出極低，應(yīng)用范圍也僅限于指示燈和計(jì)算器顯示屏等領(lǐng)域。如今，能夠產(chǎn)生白光的高功率LED在效率

21、方面不斷得以提升，價(jià)格也在逐年下降，因此它已成為主流照明應(yīng)用值得考慮的選擇之一。預(yù)計(jì)隨著LED技術(shù)的發(fā)展，到2012年其發(fā)光效率將達(dá)到150 流明/ 瓦，1000流明的成本將不足5 美元。2010上海世博會(huì)舉辦期間，世博園區(qū)內(nèi)所有的景觀燈光都將使用LED，而大多數(shù)照明路燈、指示燈也將使用LED.屆時(shí)，LED照明有望占到世博園區(qū)總照明的七成以上，LED在一個(gè)區(qū)域內(nèi)如此大規(guī)模、密集地使用，在全球尚屬首次。通過全球LED 技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)廠商對(duì)材料、

22、工藝和封裝技術(shù)的努力改進(jìn)，高亮度LED的發(fā)光效率和性能得到了顯著提升，除了傳統(tǒng)的背光和顯示面板市場(chǎng)外，高亮度LED開始走向室內(nèi)外普通照明、汽車內(nèi)外照明、探照燈、交通燈等全新應(yīng)用。這些都預(yù)示著LED驅(qū)動(dòng)電源將有一個(gè)廣闊的應(yīng)用前景[1]。</p><p>　　1.4 LED驅(qū)動(dòng)電源面臨的問題</p><p>　　由于LED是特性敏感的半導(dǎo)體器件，又具有負(fù)溫度特性，因而在應(yīng)用過程中需要對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)

23、定工作狀態(tài)和保護(hù)，從而產(chǎn)生了驅(qū)動(dòng)的概念。LED器件對(duì)驅(qū)動(dòng)電源的要求近乎于苛刻，LED不像普通的白熾燈泡，可以直接連接220V的交流市電。LED是2～3伏的低電壓驅(qū)動(dòng)，必須要設(shè)計(jì)復(fù)雜的變換電路，不同用途的LED燈，要配備不同的電源適配器。國(guó)際市場(chǎng)對(duì)LED驅(qū)動(dòng)電源的效率轉(zhuǎn)換、有效功率、恒流精度、電源壽命、電磁兼容的要求都非常高，設(shè)計(jì)一款好的電源必須要綜合考慮這些因數(shù)，因?yàn)殡娫丛谡麄€(gè)燈具中的作用就好比像人的心臟一樣重要。</p>

24、<p>　　在市場(chǎng)一片繁榮的背景下，LED產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，對(duì)驅(qū)動(dòng)電源的要求混亂，市場(chǎng)上LED產(chǎn)品如火如荼的發(fā)展態(tài)勢(shì)下，就LED驅(qū)動(dòng)電源企業(yè)而言，目前面臨幾個(gè)挑戰(zhàn)。首先是驅(qū)動(dòng)電路整體壽命，尤其是關(guān)鍵器件如電容在高溫下的壽命直接影響到電源的壽命。其次是LED驅(qū)動(dòng)器需挑戰(zhàn)更高的轉(zhuǎn)換效率，尤其是在驅(qū)動(dòng)大功率LED 時(shí)更是如此，因?yàn)樗形醋鳛楣廨敵龅墓β识甲鳛闊崃亢纳ⅲ娫崔D(zhuǎn)換效率的過低，影響了LED節(jié)能效果的發(fā)揮。第三，以大調(diào)光比

25、和高效率地對(duì)LED調(diào)光，同時(shí)能夠保證在高和低亮度時(shí)顏色特性恒定。同時(shí)要降低成本，目前在功率較小(1～5W)的應(yīng)用場(chǎng)合，恒流驅(qū)動(dòng)電源成本所占的比重已經(jīng)接近1/3，已經(jīng)接近了光源的成本，一定程度上影響了市場(chǎng)推廣[2]。</p><p>　　1.5 LED驅(qū)動(dòng)電源的展望</p><p>　　未來的方式是，先恒壓，再線性恒流整合方式。電壓保證在一定范圍內(nèi)適應(yīng)負(fù)載需要，按LED有不同的Vf值3-3

26、.6V之間，那按LED實(shí)際數(shù)量乘于3V計(jì)算出最低值，再按3.6V電壓乘于數(shù)量計(jì)算出最大可能電壓值，最終確定電源部分需要調(diào)整的電壓范圍。再線性恒流源后端恒流，可以多路恒流源并聯(lián)使用，也可以單路多個(gè)恒流源增加電流使用。前端電壓源部分采樣檢測(cè)恒流源壓差，調(diào)整合適負(fù)載需求電壓，從而達(dá)到高效、靈活的驅(qū)動(dòng)線路需求。恒流源需要低壓差線性恒流器件，線性恒流源有著很好的電流誤差，也會(huì)有很好的灰度表現(xiàn)。在小電流時(shí)可以有1～3V的壓差，在大電流方面必須要20

27、0～300mV低壓差，才會(huì)有較高的效率，那樣線性恒流源需要另外供電?？傊S著技術(shù)的不斷完善，我們的日常生活會(huì)因LED而變得多姿多彩。</p><p>　　1.6論文的主要工作</p><p>　　本設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際需要，做出AC-DC的LED 恒流源驅(qū)動(dòng)電源，而AC-DC的核心就是DC-DC變換。就DC-DC解決方案而言，其中，標(biāo)準(zhǔn)降壓型轉(zhuǎn)換器是最簡(jiǎn)單和最容易實(shí)現(xiàn)的方案，設(shè)計(jì)中擬采用單端初級(jí)

28、電感變換器。實(shí)現(xiàn)高壓和低壓的隔離不僅能滿足安全需要，還能有效的減少高壓高頻區(qū)的干擾附加到低壓輸出端，提高輸出電流的穩(wěn)定性。 </p><p>　　本設(shè)計(jì)預(yù)驅(qū)動(dòng)功率為10W的LED，要求在全電壓（85-264V）范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)恒流，其恒流精度<5%，效率要求達(dá)到75%以上，功率因數(shù)>0.5，并通過EMC測(cè)試。論文主要工作是為通過理論比較為設(shè)計(jì)提供合理系統(tǒng)方案和充足的理論依據(jù)。

29、 </p><p>　　第二章 LED驅(qū)動(dòng)電源工作原理</p><p>　　2.1 PWM調(diào)制簡(jiǎn)介</p><p>　　脈沖寬度調(diào)制方式，其開關(guān)頻率恒定，通過調(diào)節(jié)導(dǎo)通脈沖的寬度來改變占空比，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)能量向負(fù)載傳遞的控制，稱之為“定頻調(diào)寬”。</p>

30、<p>　　PWM調(diào)制方式是開關(guān)功率變換器中最常采用的方式，通過反饋端的反饋信號(hào)和基準(zhǔn)信號(hào)的差值與內(nèi)部產(chǎn)生的鋸齒波進(jìn)行比較，然后輸出一路恒頻變寬的方波信號(hào)對(duì)功率開關(guān)管進(jìn)行控制，可以依據(jù)負(fù)載快速調(diào)節(jié)開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間，從而穩(wěn)定輸出電壓。</p><p>　　PWM調(diào)制方式具有以下的優(yōu)點(diǎn)：在負(fù)載較重的情況下效率很高，電壓調(diào)整率高，線性度高，輸出紋波小，適用于電壓和電流控制模式；PWM調(diào)制方式存在以下的缺點(diǎn)

31、：輸入電壓調(diào)制能力弱，頻率特性差，輕負(fù)載下效率下降。</p><p><b>　　2.2 控制方式</b></p><p>　　開關(guān)電源DC－DC變換器從控制模式上可以分為兩類，電壓控制模式（Voltage Control Mode）和電流控制模式（Current Control Mode）。下面以PWM調(diào)制方式為例，介紹電壓控制模式和電流控制模式的原理和特點(diǎn)。<

32、;/p><p>　　2.2.1電壓控制模式</p><p>　　電壓模式控制的基本原理就是通過將誤差放大器的輸出電壓與一個(gè)鋸齒波進(jìn)行比較，產(chǎn)生控制用的PWM信號(hào)。PWM電壓模式的控制原理圖如圖2.5所示，其原理為：采樣電阻R1和R2檢測(cè)輸出電壓V。，并將其輸入誤差放大器EA與參考電壓Vref進(jìn)行比較，被放大的誤差電壓Vea被輸入到脈寬調(diào)整器(電壓比較器)。照明LED恒流源驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)。</

33、p><p>　　圖2-1 PWM電壓模式控制原理圖</p><p>　　PWM電壓比較器的另一個(gè)輸入是周期為T的鋸齒波，如圖2-1所示，其幅值一般為3V。EA的輸出Vea與鋸齒波進(jìn)行比較，當(dāng)鋸齒波電壓高于Vea的時(shí)候PWM電壓比較器的輸出由高電平轉(zhuǎn)化為低電平，Q1關(guān)斷，以此來調(diào)節(jié)Q1的導(dǎo)通時(shí)間，保證輸出電壓恒定。其邏輯關(guān)系是，當(dāng)VDC上升時(shí)，則Vo上升，誤差放大器輸出電壓Vea下降，鋸齒波高于

34、Vea的時(shí)間提前，也就是Q1導(dǎo)通時(shí)間Ton縮短，使得V o =VDC·Ton/T保持不變；同理，如果VDC下降，則Q1導(dǎo)通時(shí)間Ton延長(zhǎng)，最終的結(jié)果也保證Vo不變。由此可以總結(jié)出，無論輸入電壓VDC如何波動(dòng)，電壓控制系統(tǒng)都會(huì)改變Q1的導(dǎo)通時(shí)間Ton，使得最終的輸出電壓維持在Vo =Vref(1+R2 R1)。從控制理論的角度分析，電壓模式控制在整個(gè)控制電路中只有一個(gè)反饋環(huán)路，是一種單環(huán)控制系統(tǒng)。電壓控制型變換器是一個(gè)二階系統(tǒng)，

35、它有兩個(gè)狀態(tài)變量：輸出濾波電容的電壓和輸出濾波電感的電流。二階系統(tǒng)是一個(gè)有條件穩(wěn)定系統(tǒng)，只有對(duì)控制電路進(jìn)行精心的設(shè)計(jì)和計(jì)算后，在滿足一定的條件下，閉環(huán)系統(tǒng)方能穩(wěn)定的動(dòng)作，開關(guān)電源的電流流經(jīng)電感，對(duì)電壓信號(hào)有90度的相位延遲。因此，僅用電壓采樣的方</p><p>　　電壓控制模式的優(yōu)點(diǎn)是：1單環(huán)反饋的設(shè)計(jì)和分析比較容易進(jìn)行；2鋸齒波振幅較大，對(duì)穩(wěn)定的調(diào)制過程可提供較好的噪聲余度；3低阻抗功率輸出，對(duì)多第二章開關(guān)電

36、源原理輸出電源具有較好的交互調(diào)節(jié)特性。</p><p>　　電壓控制模式的缺點(diǎn)是：1動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度較慢；2輸出濾波對(duì)控制環(huán)增加了兩個(gè)極點(diǎn)，這就需要一個(gè)零點(diǎn)補(bǔ)償；3由于環(huán)路增益隨輸入電壓而變化，使得補(bǔ)償變得更加復(fù)雜化[3]。</p><p>　　2.2.2電流控制模式</p><p>　　針對(duì)電壓控制模式的缺點(diǎn)，最近十幾年發(fā)展起來了電流控制模式技術(shù)。電流控制模式可以分為

37、峰值電流模式控制（PCM：Peak Current Mode）和平均電流模式控制（ACM：Average Current Mode），ACM是在PCM的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，通常情況下電流控制模式所說的就是峰值電流控制模式。電流控制模式是在電壓控制模式的基礎(chǔ)上，增加一個(gè)電流負(fù)反饋的環(huán)節(jié)，電感電流不再是一個(gè)獨(dú)立變量，從而使開關(guān)電源變換器成為一個(gè)一階無條件的穩(wěn)定系統(tǒng)，它只有單個(gè)極點(diǎn)和90度相位滯后，從而很容易不受約束的得到大的開環(huán)增益和完善的小

38、信號(hào)、大信號(hào)特性。根據(jù)最優(yōu)控制理論，實(shí)現(xiàn)全狀態(tài)反饋的系統(tǒng)是最優(yōu)控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)最小的動(dòng)態(tài)響應(yīng)的誤差平方積分指標(biāo)。因此，在PWM中取輸出電壓和電感電流兩種反饋信號(hào)實(shí)現(xiàn)雙環(huán)控制是符合最優(yōu)控制規(guī)律的。</p><p>　　圖2-2為PWM峰值電流控制模式的原理框圖。與電壓控制模式不同的是，電流控制模式的PWM電壓比較器的輸入由電壓控制模式中的鋸齒波信號(hào)換成了對(duì)電感電流采樣值轉(zhuǎn)換成的電壓Vs，比較器的另一端仍然是輸出電

39、壓采樣值與參考基準(zhǔn)的誤差放大值。每個(gè)周期開始時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)控制將開關(guān)開啟，流過開關(guān)和電感的電流增大，當(dāng)電流增大到Vs超過Vea時(shí)，觸發(fā)器R端置高電位，開關(guān)被關(guān)斷。如果VDC增大，則開關(guān)導(dǎo)通時(shí)Vs上升速度加快，Vs超過Vea所需要的時(shí)間縮短，于是Ton被縮短；反之VDC減小，則Vs超過Vea讓PWM控制信號(hào)翻轉(zhuǎn)所需時(shí)間更長(zhǎng)，增加了Ton維持對(duì)負(fù)載提供的能量大小。由此可以總結(jié)出，無論輸入電壓VDC如何波動(dòng)，電流控制模式同樣也能通過改變開關(guān)的導(dǎo)

40、通時(shí)間Ton（也就是改變了占空比），使得最終的輸出電壓維持在Vo =Vref(1+R2R1)。照明LED恒流源驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　圖2-2PWM峰值電流型控制原理框圖</p><p>　　從圖2-2上觀察可以發(fā)現(xiàn)，與電壓模式控制單一閉環(huán)相比，電流控制模式是雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，外環(huán)由輸出電壓反饋電路形成，由電壓外環(huán)控制電流內(nèi)環(huán)，即內(nèi)環(huán)電流在每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)上升，直到達(dá)到電壓外環(huán)設(shè)定的誤

41、差電壓閾值，電流內(nèi)環(huán)是瞬時(shí)快速地對(duì)每個(gè)周期的脈沖電流采樣，檢測(cè)輸出電感的電流動(dòng)態(tài)變化，電壓外環(huán)只負(fù)責(zé)控制輸出電壓。因此電流型控制模式具有比起電壓控制模式大得多的帶寬，無論是理論分析還是電路測(cè)試，都證明電流型控制比電壓型控制有許多優(yōu)點(diǎn)，歸納起來主要有以下幾點(diǎn)。</p><p>　　（一）對(duì)輸入電壓變化的響應(yīng)快。這可直觀的從電路的工作原理中分析出來：電源輸入電壓的變化，必然會(huì)引起周期初始電流上升的斜率的變化，如電壓升

42、高，則電流增長(zhǎng)變快，反之則變慢，但是只要電流脈沖幅值達(dá)到預(yù)定的幅度，電流控制回路就動(dòng)作，使得脈沖寬度發(fā)生改變，保證輸出電壓的穩(wěn)定。而在電壓控制模式電路中，檢測(cè)電路對(duì)輸入電壓的變化沒有直接的反應(yīng)，一直要等到輸出電壓發(fā)生一定的變化后才會(huì)調(diào)節(jié)脈沖寬度。一般電壓控制模式要5～10個(gè)周期才能響應(yīng)輸入電壓的變化。</p><p>　　（二）過流保護(hù)和可并聯(lián)性。在電流控制型DC-DC變換器中，由于內(nèi)環(huán)采用直接的電感電流峰值限制

43、，可以及時(shí)準(zhǔn)確地檢測(cè)功率開關(guān)管和電感上的瞬態(tài)電流，自然形成了對(duì)每個(gè)周期內(nèi)峰值電流脈沖檢測(cè)電路。只要給定或者限制參考電流，就可以準(zhǔn)確地限制流過功率開關(guān)管和電感中的最大電流，也可以有效地克服輸入電壓浪涌產(chǎn)生很大地尖峰電流從而損壞功率開關(guān)管等這類故障誘因。同時(shí)，在設(shè)計(jì)開關(guān)電源時(shí)不必給開關(guān)管的最大電流限制和電感最大儲(chǔ)能留有較大的余度，在保證可靠工作的前提下，盡可能的降低了成本。</p><p>　　由于電流控制模式特有

44、的電流限制能力，當(dāng)多臺(tái)開關(guān)電源并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，每臺(tái)電源都有獨(dú)立的電流負(fù)反饋，并聯(lián)輸出電壓有一個(gè)總的電壓負(fù)反饋控制電路，使各個(gè)電流反饋系統(tǒng)有相同的電流參考值，這樣就可以有多臺(tái)開關(guān)電源之間并聯(lián)均流，這在當(dāng)今電源規(guī)格要求繁多，電子設(shè)備整機(jī)可靠性要求提高的形式下，為模塊化電源系統(tǒng)和電源冗余結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了捷徑。</p><p>　?。ㄈ┗芈贩€(wěn)定性好，負(fù)載響應(yīng)快。電流型控制可以看作是一個(gè)受輸出電壓控制的電流源，而電流源的大小就

45、反映了電源輸出電壓的大小，這是因?yàn)殡姼兄须娏鞯姆凳桥c直流輸出電流的平均值成比例的，因而電感的延遲作用就沒有了[3]。</p><p>　　2.3恒壓和恒流的選擇</p><p>　　2.3.1 LED伏安特性</p><p>　　首先來看一下LED到底是什么樣的器件。因?yàn)長(zhǎng)ED的亮度是和它的正向電流成正比，而且一些LED的結(jié)構(gòu)決定了它的散熱也就是功耗。所以大多數(shù)L

46、ED會(huì)給出額定電流，例如Φ5為20mA，1W的為350mA…等，但這并不等于LED只能工作于這些額定電流，更不意味著LED就是一個(gè)恒流器件。例如Cree的1瓦LED和3瓦LED是同一型號(hào)，電流從350mA加大到700mA，功率就從1W加大成3W，所以這個(gè)LED可以工作在350-700mA之間的任意值。</p><p>　　1、LED的伏安特性</p><p>　　LED的中文名字就是發(fā)光二

47、極管，所以它本身就是一個(gè)二極管。它的伏安特性和一般的二極管伏安特性非常相似。只不過通常曲線很陡。例如一個(gè)20mA的草帽LED的伏安特性如圖1所示。</p><p>　　圖2-3.小功率LED的伏安特性</p><p>　　如果用干電池或蓄電池供電，那么因?yàn)長(zhǎng)ED伏安特性的非線性，很小的電壓變化就會(huì)引起很大的電流變化，上圖中電源電壓在3.3V時(shí)正向電流為20mA的LED，假如用3節(jié)干電池供電

48、，新的電池電壓超過1.5V，3節(jié)就是4.5V，LED的電流就會(huì)超過100mA，很快就會(huì)燒壞。對(duì)于1W的大功率LED也是如此，圖2是某公司1W的LED伏安特性，而一個(gè)12V蓄電池的電壓，在布滿電到快放完電的電壓可以從14.5V降到10.5V。相差將近20%。從伏安特性上可以看出，電源電壓的10%的變化（3.4V-3.1V），就會(huì)引起正向電流的3.5倍的變化（從350mA變到100mA）[4]。</p><p>　　

49、2、LED伏安特性的溫度特性</p><p>　　雖然它的樣子和一般二極管沒有什么兩樣，但是最大的不同在于它的溫度特性。其實(shí)所有二極管的伏安特性都有溫度特性的問題，可是就是LED是需要特別加以注意的。這是因?yàn)椋捍蠊β蔐ED的工作電流比較大，1W為0.35A，3-5W為0.7A，20W為1.05A，30W為1.75A，50W為3.5A。不過可能也會(huì)有人覺得，整流二極管的正向電流也可能達(dá)到這樣大的數(shù)值的。LED因?yàn)槟?/p>

50、前的發(fā)光效率還是比較低，所以大部分的輸入電功率都是轉(zhuǎn)化為熱，所以它的發(fā)熱很高，假如散熱器做得不好，那么結(jié)溫就會(huì)升得很高。LED不同于整流二極管，它不是采用一般的硅材料做成的，而是采用特殊的材料（例如氮化鎵）制成。所以它的伏安特性的溫度特性也不同于一般二極管，而是要明顯大于一般二極管。例如一般二極管的伏安特性的溫度特性為-2mV/C，但是Cree公司的XLamp7090XR-E的伏安特性的溫度特性卻高達(dá)-4mV/°C，要比一般的

51、二極管大一倍。</p><p>　　3、結(jié)溫升高產(chǎn)生的問題</p><p>　　圖2-4. XLamp7090XR-E的相對(duì)光輸出隨結(jié)溫的升高而降低</p><p>　　結(jié)溫升高引起伏安特性的左移因?yàn)榉蔡匦缘臏囟认禂?shù)是負(fù)的，這意味著溫度升高，特性左移。例如，假定結(jié)溫升高50度，那么伏安特性就會(huì)左移200mV。</p><p>　　4、用恒壓

52、電源供電會(huì)使LED正向電流隨溫升的增加而增加。</p><p>　　電源電壓是恒定的，而伏安特性卻左移了，其結(jié)果就是正向電流增加。從圖2的伏安特性可以看出，假如常溫下用3.3V的恒壓電源供電，其正向電流為350mA；結(jié)溫升高50度以后，伏安特性左移0.2V，那么相當(dāng)于電源電壓升高到了3.5V，這時(shí)候，正向電流就會(huì)增加到600mA。</p><p>　　5、用恒壓電源供電會(huì)引起溫升增加的惡性

53、循環(huán)</p><p>　　正向電流增加以后，因?yàn)殡娫措妷簺]有變化，所以LED的輸入功率增加到3.3Vx0.6A=1.98W，幾乎增加了一倍。但從圖2-4看出，結(jié)溫升高以后，光輸出會(huì)降低，這意味著更多的輸入功率轉(zhuǎn)換為熱能，也就是說如果這時(shí)候增加正向電流，它的光輸出并不隨著增加，反而降低。所以，這時(shí)的正向電流的增加只會(huì)引起結(jié)溫增加，而不會(huì)使光輸出增加[5]。</p><p>　　圖2-5結(jié)溫電

54、流惡性循環(huán)</p><p>　　這就引起結(jié)溫升高的惡性循環(huán)。結(jié)論：采用恒壓電源供電會(huì)使結(jié)溫升高，光衰加大，壽命縮短所以，從前面的分析，可以得出這樣的結(jié)論：采用恒壓電源供電會(huì)使結(jié)溫升高，而結(jié)溫增加的結(jié)果是光衰增大，壽命縮短。假定LED在常溫25度時(shí)開機(jī)，開機(jī)以后結(jié)溫就會(huì)升高，假定散熱器設(shè)計(jì)為溫升至75度，也就是結(jié)溫增加了50度，那么就會(huì)使得正向電流增加至600mA?？偣β蕪?.155W增加到1.98W，增加了0.8

55、25W。而這部分所增加的功率幾乎全部轉(zhuǎn)換為熱量。假定原來LED的發(fā)光效率為30%，也就是70%的輸入功率（0.8W）都轉(zhuǎn)換為熱能?，F(xiàn)在又多了一倍的熱能需要從散熱器散出去。顯然，這是原來的散熱器設(shè)計(jì)沒有考慮到的。</p><p>　　2.4 DC-DC功率變換電路概述</p><p>　　DC-DC功率變換電路將取自各種直流源的電壓變換成另一種電平的直流電壓。DC-DC功率變換電路的基本原理

56、是通過開關(guān)器件首先對(duì)輸入直流進(jìn)行斬波，然后將所得高頻脈沖變換到合適的電平，再經(jīng)整流濾波恢復(fù)成所需的直流輸出值。高頻斬波信號(hào)對(duì)輸入直流而言，相當(dāng)于一種調(diào)制信號(hào)，故DC-DC功率變換電路有時(shí)也稱高頻調(diào)制型DC-DC功率變換電路。為維持功率變換電路輸出電壓穩(wěn)定不變，通常采用脈沖寬度調(diào)制（PWM）、脈沖頻率調(diào)制（PFM）或脈寬與脈頻兼調(diào)措施。</p><p>　　高頻調(diào)制型DC-DC功率變換電路是MPE&MPET

57、最主要，也最活躍的研究領(lǐng)域之一。盡管高頻調(diào)制型DC-DC功率變換電路的名目繁多，形態(tài)各異，但本質(zhì)上可歸為兩大類，六種基本電路，即屬于電感性能傳遞的降壓型功率變換電路、升壓型功率變換電路和極性倒置型功率變換電路，以及屬于電容性能量傳遞的CUK功率變換電路、Zeta功率變換電路和SEPIC變換電路。</p><p>　　2.4.1 SEPIC電路原理</p><p>　　圖2-6SEPIC原理

58、圖</p><p>　　SEPIC轉(zhuǎn)換器的輸入電壓可以高于或低于輸出電壓。SEPIC轉(zhuǎn)換器電路如圖1所示。這種電路在電池供電系統(tǒng)應(yīng)用中得到了越來越廣泛的關(guān)注。電壓的升降取決于電池的充電級(jí)別。</p><p>　　圖2-7開關(guān)處于打開狀態(tài)時(shí)的電路原理</p><p>　　圖2-7所示為開關(guān)處于打開狀態(tài)時(shí)的電路。這個(gè)時(shí)候電源電壓給電感L1充電，C1為L(zhǎng)2充電。輸出電容為

59、負(fù)載提供電壓。事實(shí)上，當(dāng)開關(guān)處于打開狀態(tài)時(shí)，電感L1、L2與負(fù)載斷開，從而引起復(fù)雜的控制特性，接下來我們會(huì)看到。</p><p>　　圖2-8開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)的電路原理</p><p>　　當(dāng)開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)，電感L1為電容C1充電。同時(shí)為負(fù)載提供電流，正如圖2-8所示。同時(shí)電感L2連接在負(fù)載上[6]。</p><p>　　在開關(guān)關(guān)閉時(shí)，輸出電容提供脈沖式的電流。

60、使它的固有噪音小于BUCK轉(zhuǎn)換器。輸入電流沒有波動(dòng)。這在電源供應(yīng)電路上有明顯的優(yōu)勢(shì)。</p><p>　　圖2-9開關(guān)電源各節(jié)點(diǎn)波形圖</p><p>　　圖2-10簡(jiǎn)化的SEPIC轉(zhuǎn)換器</p><p>　　SEPIC功率變換電路的工作過程是：當(dāng)功率開關(guān)器件導(dǎo)通的時(shí)候，輸出回路中的二極管反偏截至，輸入源的電能首先轉(zhuǎn)換變?yōu)榇拍軆?chǔ)存在變壓器中；功率開關(guān)器件截止時(shí)，二極

61、管正偏導(dǎo)通，儲(chǔ)存在變壓器中的磁能再轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，輸送給負(fù)載。通過改變功率開關(guān)器件每次切換周期內(nèi)所儲(chǔ)存電荷抽取的能量，可對(duì)輸出功率實(shí)行控制和調(diào)節(jié)。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，變換電路中的變壓器并非真正意義上的變壓器，這是由于變換電路特定的工作條件決定的。理論上，變壓器一次、二次繞組兩端的電壓波形應(yīng)該完全一樣，且具有較大的勵(lì)磁電感，極小的勵(lì)磁電流能將輸入的電能轉(zhuǎn)化為磁能，并有效地傳輸?shù)蕉蝹?cè)向負(fù)載輸出?？紤]到變壓器的磁通復(fù)位，勵(lì)磁電流最好具備交變特性，故磁

62、芯內(nèi)部最忌存在單向的直流分量。但在反擊式功率變換電路中，變壓器一次、二次繞組的端電壓波形恰好相反，而且當(dāng)一次功率晶體管，或二次二極管導(dǎo)通時(shí)，一次、二次側(cè)流過的都是直流電流，所以，從嚴(yán)格意義上看，功率變換電路中的變壓器，只是一種相互耦合的電感而已[7]。</p><p>　　功率變換電路因?yàn)橹苯訝可娴诫?、磁能量的轉(zhuǎn)換，所以磁性元件和磁路的設(shè)計(jì)，特別是變壓器的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，有人甚至認(rèn)為磁路的設(shè)計(jì)是變換電路的核心。功率

63、變換電路所需元器件數(shù)量很少，動(dòng)態(tài)范圍大，在中，小功率電源中應(yīng)用相當(dāng)廣泛。</p><p>　　一、變換電路的穩(wěn)態(tài)分析：不連續(xù)傳到模式。</p><p><b>　　寫出回路的KVL</b></p><p>　　= + （2-1）</p><p>　　若不計(jì)功率晶體管的

64、飽和壓降，在功率晶體管導(dǎo)通期間，有</p><p>　　= （2-2）</p><p>　　或 </p><p>　　= （2-3）</p><p>　　式中 \* MER

65、GEFORMAT 為變壓器一次電感。假設(shè)一次電流的起始值為零，且功率晶體管在t= \* MERGEFORMAT 時(shí)刻關(guān)閉，則一次電感中電流的最大值為</p><p>　　= （2-4）</p><p>　　隨著功率二極管的關(guān)閉，電感電壓反峰促使二次回路中的二極管導(dǎo)通。寫出次級(jí)回路的KVL</p><p>&l

66、t;b>　　（2-5）</b></p><p>　　如果不計(jì)二極管的正向壓降，切次級(jí)電流在間隔 \* MERGEFORMAT 內(nèi)從其最大值 \* MERGEFORMAT 降到零的話，則有</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　式中： \* MERGEFORMAT 為晶體管關(guān)閉截至期間，變壓器

67、二次側(cè)的端電壓； \* MERGEFORMAT 為變壓器二次側(cè)的電感。 \* MERGEFORMAT 期間變壓器一次側(cè)儲(chǔ)存的能量為 \* MERGEFORMAT ，</p><p>　　\* MERGEFORMAT 期間變壓器二次側(cè)儲(chǔ)存的能量為 \* MERGEFORMAT 。</p><p>　　若考慮變壓器的效率為 \* MERGEFORMAT ，則</p>&

68、lt;p><b>　?。?-7）</b></p><p>　　即 \* MERGEFORMAT </p><p><b>　　故可求得二次電流</b></p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　式中 \* MERGEFORMAT 、 \*

69、MERGEFORMAT 分別為變壓器一次、二次繞組的匝數(shù)。</p><p>　　負(fù)載電流 \* MERGEFORMAT 應(yīng)是二次電流的平均值</p><p><b>　　（2-9）</b></p><p>　　考慮輸出整流的功耗，引進(jìn)整流效率 \* MERGEFORMAT </p><p><b>　?。?

70、-10）</b></p><p>　　類似求出變換電路的輸入平均電流</p><p><b>　?。?-11）</b></p><p>　　式中以按常規(guī)定義，采用占空比 \* MERGEFORMAT 。</p><p>　　反激變換電路的輸入功率則是</p><p><b>

71、;　?。?-12）</b></p><p>　　式中： \* MERGEFORMAT 為變換電路中功率晶體管的切換頻率。由于總效 \* MERGEFORMAT ，故負(fù)載功率即輸出功率可表示為</p><p><b>　　（2-13）</b></p><p>　　根據(jù)上式各關(guān)系式，能直接導(dǎo)出如下更合適設(shè)計(jì)反激變換電路的公式<

72、/p><p><b>　?。?-14）</b></p><p><b>　?。?-15）</b></p><p><b>　　（2-16）</b></p><p>　　從上面分析，還可以看到下述幾點(diǎn)：</p><p>　　由式2-6知，最大輸入電流與負(fù)載的變

73、化完全無關(guān)。也就是說，即使輸出短路，輸入回路的電流亦不會(huì)增大而發(fā)生危險(xiǎn)及功率晶體管的事件，所以，SEPIC變換電路具有天生的自保護(hù)特性。</p><p>　　據(jù)式2-13，能發(fā)現(xiàn)變換電路向負(fù)載饋送的功率與負(fù)載RL沒有關(guān)系，所以，該變換電路是一種恒功率變換電路。而且，電路的輸入源在任何輸出條件下，包括無負(fù)載情況，與負(fù)載都處于隔斷狀態(tài)。這一特點(diǎn)實(shí)際上和上面提到的自保護(hù)特性是一致的。</p><p&

74、gt;　　式2-13還表示，當(dāng)輸入源的電壓和功率開關(guān)器件切換占空比已定時(shí)變換電路能反饋出的功率變換電路與fLp成反比。換句話說，就是輸出功率給定后增高頻率可以減小變壓器的體積。功率變換電路的核心就是磁器件的設(shè)計(jì)。</p><p>　　根據(jù)2-13和式2-16，顯然，只要通過一定的反饋措施控制占空比或切換頻率，即可對(duì)輸出電流和電壓做出調(diào)節(jié)，并在負(fù)載或輸入電壓發(fā)生變動(dòng)時(shí)，確保輸出不變。</p><

75、p>　　應(yīng)該說明的是，以上討論中，假定了功率變換電路每次切換都能將從輸入源抽取的能量完全傳遞給負(fù)載，這就是功率變換電路的工作模式A。功率變換電路還存在另外一種工作模式B，即變換電路從輸入源抽取的能量，在一次切換過程中并未完全釋放，而仍積累在變壓器的磁芯之內(nèi)，換電路的工作模式B比模式A要稍復(fù)雜一點(diǎn)[8]。</p><p>　　第三章開關(guān)電源設(shè)計(jì)過程</p><p><b>　

76、　3.1芯片介紹</b></p><p>　　LED驅(qū)動(dòng)芯片是LED的另外一個(gè)重點(diǎn)，不同芯片有著不同的外圍電路，而且所驅(qū)動(dòng)的LED亮度也參差不齊，價(jià)格差異就更大了。出于這兩個(gè)原因，眾多芯片中選擇了PI的TNY278P和昂寶的OB2532。</p><p>　　首先介紹下PI的TNY278P，低空載功耗，700V內(nèi)置MOS管，頻率抖動(dòng)降低EMI濾波成本，節(jié)能環(huán)保保護(hù)功能齊全等等，

77、不得不承認(rèn)PI的芯片是屬于高中端的，但是其價(jià)格卻是令使用者不敢恭維，加上內(nèi)置MOS管使得芯片散熱處理相對(duì)較麻煩，調(diào)試過程稍有不慎就會(huì)令芯片死掉。加之采樣需要光耦，TL431等元件配合完成，成本較高。</p><p>　　昂寶的OB2532目前只有貼片分裝，外置MOS管，幾乎不用考慮芯片的散熱問題；源邊反饋，欠壓保護(hù)，在設(shè)計(jì)中將省掉類似光耦TL431等元件，無疑會(huì)大幅度的降低LED驅(qū)動(dòng)的成本；它內(nèi)置的軟啟動(dòng)更是延長(zhǎng)

78、了芯片的壽命，其價(jià)格也是能夠讓大眾接受的。</p><p>　　3.1.1芯片引腳簡(jiǎn)介</p><p>　　OB2532 SOT-23-6引腳圖如下所示</p><p>　　圖 3-1 OB2532引腳圖</p><p>　　表3.1芯片引腳說明</p><p>　　3.1.2芯片工作原理描述</p>&

79、lt;p>　　OB2532是一種經(jīng)濟(jì)高效的PWM控制器 ，優(yōu)化離線低功率AC/DC 包括電池充電器和應(yīng)用適配器。它可以實(shí)現(xiàn)源端檢測(cè)和調(diào)控，從而不需要光耦和TL431，內(nèi)置的CV和CC 控制精度高，幾乎可以滿足所有適配器和充電器的需求。</p><p>　　（一）啟動(dòng)電流和啟動(dòng)控制 </p><p>　　OB2532的啟動(dòng)電流唄設(shè)置的很低，這樣VDD能夠超過欠壓保護(hù)的閥值，便于芯片的

80、快速啟動(dòng)，使用一個(gè)大的啟動(dòng)電阻可以減少功率損耗</p><p><b>　?。ǘ┎僮麟娏?lt;/b></p><p>　　OB2532的操作電流低至2.5mA，在低操作電流和多?？刂乒δ芟聦?shí)現(xiàn)高效率</p><p><b>　?。ㄈ┸泦?dòng)</b></p><p>　　OB2532內(nèi)部軟啟動(dòng)功能，以盡

81、量減輕元件在電源啟動(dòng)時(shí)的電氣過應(yīng)力。當(dāng)VDD達(dá)到欠壓鎖定（關(guān)閉），將控制算法 坡道峰值電壓閥值逐漸從幾乎零值到達(dá)0.9V的正常設(shè)置每次啟動(dòng)都是軟啟動(dòng)</p><p>　　（四）CC/CV操作</p><p>　　OB2532是為了具有像圖一所示的良好的CC/CV控制特性設(shè)計(jì)的，在充電器應(yīng)用中，電池放電在充電曲線CC部分啟動(dòng) 直到它幾乎完全充電，順利切換到CV的曲線部分。 在一個(gè)AC / D

82、C適配器，正常運(yùn)行 僅發(fā)生在曲線的CV部分。 CC提供的部分輸出電流限制。 在CV操作中，輸出電壓的調(diào)節(jié)是通過初級(jí)端控制的，在CC運(yùn)作模式下，OB2532將調(diào)節(jié)輸出電流恒定，即使輸出電壓下降[9]。 （五）工作原理</p><p>　　為了支持OB2532特有的CC/CV控制，系統(tǒng)需要在DCM（斷續(xù)）模式下設(shè)計(jì)功率變換系統(tǒng)。在斷續(xù)反激變換器中，輸出電壓可以通過輔助繞組邊感測(cè)到，在MOSFET導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載電流由輸

83、出濾波電容提供。當(dāng)MOSFET管關(guān)斷時(shí)，初級(jí)電流轉(zhuǎn)移到次級(jí)振幅為[10]：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　輔助電壓反應(yīng)在輸出電壓上，如圖3-2所示</p><p>　　\* MERGEFORMAT \* MERGEFORMAT 為二極管壓降 （3-2）</p>

84、;<p>　　圖3-2OB2532中PWM調(diào)制圖</p><p>　　INV引腳3通過分壓電阻和輔助繞組相連，輔助電壓在去磁化結(jié)尾時(shí)進(jìn)行采樣并保留這一值，直到下一次采樣。采樣電壓和Vref(2.0V)比較并將誤差放大，誤差放大器輸出電壓COMP反應(yīng)負(fù)載情況和控制PWM開關(guān)頻率，來調(diào)節(jié)輸出電壓，從而得到恒定的輸出電壓。</p><p>　　當(dāng)采樣電壓低于Vref誤差放大引腳CO

85、MP達(dá)到最大值，開關(guān)頻率控制的采樣電壓使輸出電壓調(diào)節(jié)輸出電流，因此，恒定輸出電流可達(dá)到[11]。</p><p>　　可調(diào)CC點(diǎn)和輸出功率</p><p>　　在OB2532中，CC點(diǎn)和最大輸出功率可以通過調(diào)整典型應(yīng)用圖表中CS引腳外部電流檢測(cè)電阻Rs來實(shí)現(xiàn)。輸出功率的變換是通過調(diào)整CC點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)的，增大Rs,減小CC點(diǎn)電流，小功率輸出也就產(chǎn)生了；反之亦然，如圖3-3所示：</p>

86、;<p>　　圖 3-3 Rs大小與恒流關(guān)系</p><p>　　OB2532的開關(guān)頻率是根據(jù)負(fù)載情況和操作模式自適應(yīng)控制的，無需外部頻率設(shè)定組件，最大輸出功率時(shí)操作開關(guān)頻率在內(nèi)部設(shè)定為60KHz。在反激式斷續(xù)模式下，最大輸出功率是：</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　\* MERGEFORMAT

87、 是源邊感量。 </p><p>　　\* MERGEFORMAT 是初級(jí)繞組的峰值電流。</p><p>　　參照上式，在恒流模式下，改變初級(jí)繞組的感量能夠改變最大輸出功率和恒定的電流輸出。為了彌補(bǔ)初級(jí)電感的變化，開關(guān)頻率被鎖定為一個(gè)內(nèi)部循環(huán)，這樣，開關(guān)頻率為:</p><p><b>　?。?-4）</b></p><

88、p>　　因此， \* MERGEFORMAT 和電感成反比，該產(chǎn)品的開關(guān)頻率和 \* MERGEFORMAT 是常數(shù)，那么最大的輸出功率和恒定的電流在CC模式下將不會(huì)隨初級(jí)繞組電感變化而變化，高達(dá)正負(fù)10%的初級(jí)繞組電感變化可以得到補(bǔ)償。</p><p>　　OB2532提供開關(guān)頻率調(diào)制，震蕩頻率是調(diào)制的這樣方便能量分散的傳遞，擴(kuò)頻最大限度的減少了EMI的導(dǎo)帶，因此簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)。</p>

89、<p>　?。╇娏鱾鞲衅骱颓把叵[</p><p>　　OB2532提供逐周期的電流限制，開關(guān)電流的檢測(cè)是通過流入CS引腳的檢測(cè)電阻實(shí)現(xiàn)的。內(nèi)部前沿消隱電路能夠在感測(cè)到外部功率MOS管的尖峰電壓采取應(yīng)對(duì)，這樣感測(cè)外部輸入尖峰電壓的RC濾波就不在需要了。PWM的占空比取決于通過電流檢測(cè)得到的輸入電壓和EA腳的輸出電壓。</p><p><b>　　（七）柵極驅(qū)動(dòng)&l

90、t;/b></p><p>　　外置功率MOS管的驅(qū)動(dòng)由OB2532的一個(gè)專門的柵極驅(qū)動(dòng)擔(dān)任，太低的柵極驅(qū)動(dòng)將導(dǎo)致MOS管的高傳導(dǎo)和開關(guān)損耗加大，但是太高的驅(qū)動(dòng)又將使得EMI效果不佳。一個(gè)很好的折中辦法就是通過使用內(nèi)置的輸出強(qiáng)度控制推拉輸出電路。</p><p>　?。ò耍┛删幊叹€纜壓降補(bǔ)償</p><p>　　在OB2532中，線纜的壓降補(bǔ)償是為了實(shí)現(xiàn)負(fù)載的

91、良好調(diào)節(jié)。INV腳的偏移電壓由流經(jīng)分壓電阻的電流來產(chǎn)生。流過COMP引腳的電流和電壓成反比，也就是說，該腳是成反比的輸出負(fù)載電流。因此減少的線纜損耗可得到補(bǔ)償。當(dāng)負(fù)載電流降低從滿載到空載，INV引腳的失調(diào)電壓降升高。它也可以通過編程調(diào)整分壓電阻，來補(bǔ)償各種線纜壓降。</p><p><b>　?。ň牛┍Ｗo(hù)控制</b></p><p>　　良好的供電系統(tǒng)的可靠性是通過它

92、豐富的保護(hù)功能來實(shí)現(xiàn)的，包括逐周期的電流限制保護(hù)（OCP），VDD嵌位，電源軟啟動(dòng)，以及根據(jù)VDD設(shè)置的電壓鎖定功能（UVLO）。VDD是由變壓器的輔助繞組提供的。OB2532的輸出將被關(guān)斷當(dāng)VDD低于欠壓保護(hù)（ON）門限和功率轉(zhuǎn)換器進(jìn)入啟動(dòng)序列之后[12]。</p><p>　　3.2提高單片開關(guān)電源效率的方法</p><p>　　圖3-4開關(guān)電源典型電路圖</p><

93、;p>　　1、輸入整流橋的選擇</p><p>　　選擇具有較大容量的整流橋并使之工作在較小的電流下,可減小整流橋的壓降和功率損耗,提高電源效率。由二極管構(gòu)成的整流橋的標(biāo)稱電源電流 I (U )應(yīng)大于在輸入電壓為最小值U min時(shí)的初級(jí)有效電流,功率因數(shù)應(yīng)取0.6～0.8之間,其具體數(shù)值取決于輸入電壓U和輸入阻抗。</p><p>　　2、鉗位二級(jí)管(VDZ)的選擇</p>

94、;<p>　　鉗位電路主要用來限制高頻變壓器漏感所產(chǎn)生的尖峰電壓并減小漏極產(chǎn)生的振鈴電壓。在圖3-4所示的單片開關(guān)電源模塊電路中,輸入鉗位保護(hù)電路由VDZ和VD1構(gòu)成。為降低其損耗,VDZ可選用P6KE200型瞬變電壓抑制二極管;VD1則選用BYV26C型快速恢復(fù)二極管。</p><p>　　3、輸入濾波電容(C1)</p><p>　　輸入濾波電容C1用于濾除輸入端引入的高

95、頻干擾,C1的選擇主要是正確估算其電容量。通常輸入電壓U1增加時(shí),每瓦輸出功率所對(duì)應(yīng)的電容量可減小。</p><p>　　4、交流輸入端電磁干擾濾波器(EMI)</p><p>　　圖3-4中的和C6用于構(gòu)成交流輸入端的電磁干擾濾波器(EMI)。C6能濾除輸入端脈動(dòng)電壓所產(chǎn)生的串模干擾,L2則可抑制初級(jí)線圈中的共模干擾。</p><p><b>　　5、限

96、流保護(hù)電路</b></p><p>　　為限制通電瞬間的尖峰電流,可在輸入端接入具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻(NTC)。選擇該電阻時(shí)應(yīng)使之工作在熱狀態(tài)(即低阻態(tài)),以減小電源電路中的熱損耗</p><p>　　6、輸出整流管(VD2)</p><p>　　正確選擇輸出整流管VD2可以降低電路損耗, 提高電源效率。其方法一是選用肖特基整流管,原因是其正向傳輸損

97、耗低,且不存在快恢復(fù)整流管的反向恢復(fù)損耗;二是將開關(guān)電源設(shè)計(jì)成連續(xù)工作模式,以減小次級(jí)的有效值電流和峰值電流。輸出整流管的標(biāo)稱電流應(yīng)為輸出直流電流額定值的3倍以上[14]。</p><p>　　7、輸出濾波電容(C2)</p><p>　　電源工作時(shí),輸出濾波電容(C2)上的脈動(dòng)電流通常很大。一般在固定負(fù)載情況下,通過C2的交流標(biāo)稱值IC2必須滿足下列條件:IC2=(1.5～2)IR1式中

98、,IR1是輸出濾波電容C2上的脈動(dòng)電流。設(shè)輸出端負(fù)載為純電阻性R1,那么,R1C2愈大,則C2放電愈慢,輸出波形愈平坦。也就是說,在R1一定的情況下, C2愈大,輸出直流電壓愈平滑。</p><p>　　8、確保高頻變壓器的質(zhì)量</p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)確保高頻變壓器有合理的結(jié)構(gòu),同時(shí)應(yīng)保證其具有較低的直流損耗和交流損耗且漏感小,線圈本身的分布電容及各線圈之間的耦合電容也要足夠小。為達(dá)

99、到上述目標(biāo),最主要的是要正確確定磁芯的形狀、尺寸、磁芯材料以及線圈的繞制方法等。</p><p>　　(1)降低高頻變壓器的直流損耗</p><p>　　交流損耗是由高頻電流的趨膚效應(yīng)以及磁芯損耗引起的。趨膚效應(yīng)會(huì)使導(dǎo)線的有效流通面積減小,并使導(dǎo)線的交流等效阻抗遠(yuǎn)高于銅電阻。由于高頻電流對(duì)導(dǎo)線的穿透能力與開關(guān)頻率的平方根成反比。為了減小交流銅損耗,其導(dǎo)線半徑不得超過高頻電流可達(dá)深度的兩倍。

100、事實(shí)上,在根據(jù)開關(guān)頻率確定導(dǎo)線直徑Φ后,實(shí)際制作時(shí)應(yīng)用比Φ更細(xì)的導(dǎo)線多股并繞而不是用一根粗導(dǎo)線繞制。</p><p><b>　　(2)減小漏感</b></p><p>　　因?yàn)槁└杏?產(chǎn)生的尖峰電壓幅度愈高;而初級(jí)尖峰電壓幅度愈高,初級(jí)鉗位電路的損耗就愈大,從而將導(dǎo)致電源效率降低。所以,在設(shè)計(jì)高頻變壓器時(shí),必須把漏感減至最小。對(duì)于低損耗的高頻變壓器,其漏感量應(yīng)是開

101、路時(shí)初級(jí)電感量的減小漏感的措施有減小初級(jí)線圈的匝數(shù)、增大線圈的寬度、增加線圈尺寸的高度與寬度之比、減小線圈之間的絕緣層以及增加線圈之間的耦合程度等[15]。</p><p>　　(3)減小線圈的分布電容</p><p>　　在開關(guān)電源的每個(gè)通、斷轉(zhuǎn)換期間,線圈分布電容將反復(fù)充、放電,這樣,其上的能量被吸收將使電源效率降低。此外,分布電容與線圈的分布電感也會(huì)構(gòu)成LC振蕩回路,并產(chǎn)生振蕩噪聲。

102、對(duì)于初級(jí)線圈的分布影響,可以采取如下措施來減小線圈的分布電容:一是盡量減小每匝導(dǎo)線的長(zhǎng)度;二是將初級(jí)線圈的始端接漏極;三是在 初級(jí)線圈之間加絕緣層[16]。</p><p><b>　　3.3 EMC設(shè)計(jì)</b></p><p>　　圖3-5EMI電路圖</p><p>　　3.3.1電磁干擾源</p><p>　　元器

103、件固有噪聲。它們主要有熱噪聲，散粒噪聲、接觸噪聲等，但是在功率轉(zhuǎn)換的電子應(yīng)用中，這類噪聲并不重要，它只在信號(hào)變換，信息處理，通信接收等微弱信號(hào)處理中才有十分顯著的影響。</p><p>　　半導(dǎo)體二極管在開關(guān)過程中產(chǎn)生的電磁噪聲。在快速開通和關(guān)斷的同時(shí)，瞬時(shí)變化的電壓和電流，如其di/dt很大，就會(huì)形成很強(qiáng)的電磁噪聲，例如二極管整流時(shí)由于非線性而產(chǎn)生的電流尖脈沖，不僅會(huì)產(chǎn)生二次、三次……及高次諧波的干擾，而且還會(huì)

104、形成連續(xù)頻譜的電磁干擾噪聲，分布在較低的高頻范圍內(nèi)。</p><p>　　功率半導(dǎo)體器件（如雙極性三極管、場(chǎng)效應(yīng)管、IGBT等），在開關(guān)過程中，存在很高的di/dt。</p><p>　　3.3.2電磁干擾中傳導(dǎo)干擾的兩種形式</p><p>　　電磁干擾按其性質(zhì)來說，可以劃分成兩種形式：差模干擾和共模干擾。差模干擾是指在相線L與中線N之間存在相位相反的信號(hào)；共模干

105、擾是在在相線L與地GND之間以及中線N與地GND之間存在的相位相同、幅度也基本相等的干擾信號(hào)。后一類來自電磁空間輻射、分布電容的寄生耦合，漏磁感應(yīng)，即同一干擾源通過寄生參數(shù)耦合到相線和中線上，它對(duì)電源線的每一根的作用基本上相同的，因而所產(chǎn)生的干擾電壓是同相位的、幅度也差不多一樣。一般兩種干擾是同時(shí)存在的，由于線路的阻抗不平衡，兩種干擾在傳輸過程中還會(huì)相互轉(zhuǎn)化，情況十分復(fù)雜[17]。</p><p>　　3.3.3

106、如何消除和減少傳導(dǎo)干擾</p><p>　　為了消除和減少傳導(dǎo)干擾，滿足電磁兼容要求，通常采取的措施有：電路布線設(shè)計(jì)、屏蔽、接地、加濾波電路等。</p><p><b>　　1、電路布線設(shè)計(jì)</b></p><p>　　產(chǎn)品內(nèi)部的干擾主要來源于寄生耦合，在電路設(shè)計(jì)時(shí)要抑制寄生耦合的產(chǎn)生，減少那些寄生參數(shù)。實(shí)際布線時(shí)，將不同工作頻率的走線分開，高

107、壓與低壓的走線分開；處于強(qiáng)磁場(chǎng)的地線不應(yīng)形成回路，以免感應(yīng)出地環(huán)電流而造成干擾；產(chǎn)生電磁場(chǎng)較長(zhǎng)的元器件和對(duì)電磁場(chǎng)敏感的元器件布置時(shí)應(yīng)互相垂直、遠(yuǎn)離或加以屏蔽以減少互感耦合；各級(jí)電路最好按電原理圖順次排列，而不要交叉排列，務(wù)必使各級(jí)電路自成回路，前后電路間避免形成不良的寄生反饋。PCB的布線應(yīng)盡量縮短，輸入線最好遠(yuǎn)離帶有高頻電流的導(dǎo)線。</p><p><b>　　外殼接地</b></p

108、><p>　?。?）實(shí)現(xiàn)對(duì)電場(chǎng)的屏蔽，用屏蔽來消弱外界噪聲引起的干擾。如對(duì)某些元器件單獨(dú)進(jìn)行小范圍的屏蔽，其抑制電磁干擾的效果會(huì)更好。</p><p>　　（2）接地具有很低的阻抗，使系統(tǒng)中各路電流通過該公共阻抗直接接地，例如電源的相線和中線通過Y電容接外殼和大地，可以減小系統(tǒng)的傳導(dǎo)干擾。為了避免漏電，傷及人身，Y電容一定要能足夠承受較高的耐壓而不擊穿。</p><p>