led驅(qū)動電路設(shè)計【畢業(yè)論文】

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(論文)</p><p><b>　　( 屆)</b></p><p>　　論文題目 LED驅(qū)動電路設(shè)計</p><p>　　(英文) LED driver circuit design</p><p>　　所在學(xué)院 電子信息學(xué)院 </p>

2、<p>　　專業(yè)班級 電子信息工程 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號 </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 日</p><p>

3、;<b>　　摘 要</b></p><p>　　LED燈以壽命長、可靠耐用、抗震性好、高效低耗、點亮速度快、體積小、環(huán)保節(jié)能等優(yōu)點得到廣泛的應(yīng)用。本文概述了LED的工作原理、LED的國內(nèi)外現(xiàn)狀，以及對LED的驅(qū)動方式：阻容降壓式驅(qū)動、開關(guān)電源式、恒流、恒壓式開關(guān)驅(qū)動進行了比較討論，本產(chǎn)品基于MT7920芯片的驅(qū)動電路，MT7920低能耗，高功率因子（PFC），高精度離線式LED驅(qū)動芯片。

4、具有過流保護功能，提供系統(tǒng)的可靠性。</p><p>　　LED驅(qū)動電路，它具有高集成度、高性價比、最簡外圍電路、最佳性能指標(biāo)、能構(gòu)成高效率電源等特點，得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　關(guān)鍵詞：驅(qū)動；低能耗；高效率；開關(guān)電源</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　LED ligh

5、ts with long life、 reliability and durability、 resistance to shock、 high-low、 light speed、small size、 light weight and so widely used。This article provides an overview of the

6、status of the working principle of the LED, the LED at home and abroad, As well as LED driver: RC buck driver, switching power supply type, constant current, constant pressure switch driver comparative discussion of，This

7、 product is based on the MT7920 chip driver circuit，MT7920 low power，high power factor (PFC)， hig</p><p>　　LED driver circuit, it has a highly integrated， cost-effective, the most simple external circuit， th

8、e best performance，can constitute a high-efficiency power supplies, etc.， Has been widely used。</p><p>　　Keywords:D rive;Lower Energy；High Efficiency; Switch Power Supply</p><p><b>　　

9、目 錄</b></p><p><b>　　1 引言1</b></p><p><b>　　2概 述2</b></p><p>　　2.1 LED工作原理2</p><p>　　2.2 LED照明技術(shù)的運用2</p><p>　　2.2．1國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

10、2</p><p>　　3 LED的驅(qū)動方式比較4</p><p>　　3.1 阻容降壓式驅(qū)動4</p><p>　　3.2 開關(guān)電源式驅(qū)動5</p><p>　　3.2.1、開關(guān)式穩(wěn)壓電源的基本工作原理5</p><p>　　3.2.2、開關(guān)式穩(wěn)壓電源的電路5</p><p>　　

11、3.2.3開關(guān)電源的分類6</p><p>　　3.3 LED的恒定電流源驅(qū)動8</p><p>　　3.4 LED的恒定電壓源驅(qū)動8</p><p>　　4 LED驅(qū)動電路10</p><p>　　4.1驅(qū)動方案設(shè)計10</p><p>　　4.2控制芯片選擇11</p><p>

12、　　5 驅(qū)動電路總體設(shè)計13</p><p>　　5.1 電路設(shè)計13</p><p>　　5.1.1 輸入電路設(shè)計13</p><p>　　5.1.2 控制電路設(shè)計14</p><p>　　5.1.3 保護電路的設(shè)計14</p><p>　　6 電路的元器件選取與參數(shù)計算16</p><

13、;p>　　6.1 電路參數(shù)的相關(guān)計算公式16</p><p>　　6.2 MT7920芯片的應(yīng)用及工作原理16</p><p>　　6.2.1 MT7920的引腳功能及引腳圖16</p><p><b>　　7制作與調(diào)試18</b></p><p>　　7.1 LED驅(qū)動電路的制作18</p>

14、<p>　　7.1.1 PCB圖的制作18</p><p>　　7.1.2 PCB的制造工藝18</p><p>　　7.2 LED驅(qū)動電路的調(diào)試19</p><p>　　7.2.1 輸出紋波19</p><p>　　7.2.2 轉(zhuǎn)換效率20</p><p>　　7.2.3 電壓調(diào)整率測試20

15、</p><p>　　7.2.4 負(fù)載調(diào)整率測試20</p><p><b>　　8總結(jié)21</b></p><p><b>　　致 謝22</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)23</b></p><p>　　附錄1 系統(tǒng)實物圖24

16、</p><p>　　附錄2 電路原理圖25</p><p>　　附錄3 電路PCB圖26</p><p>　　附錄4 畢業(yè)設(shè)計作品說明書27</p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　隨著社會的進步及芯片技術(shù)的發(fā)展，人們越來越離不開LED燈。自09年以來，LED市場

17、的需求以迅猛的上升勢頭進入了很多LED領(lǐng)域的公司，而且成績優(yōu)異。有些廠家的簽約金額增長勢頭優(yōu)異，有的甚至較去年幾乎翻了一番。與往年相比較，很多市場早已萌動，大項目多，千萬元以上的項目就有十幾個。在沉寂了近十年后，LED作為新興傳媒，再次受到媒體界的青睞[1]。另一個特點就是在商業(yè)廣告方面的應(yīng)用逐漸增多，企業(yè)投入也明顯增加，緊接著的是，LED出口形勢也非常喜人。去年，在廣東舉辦了光博會，這次展會上，是全年來LED產(chǎn)業(yè)的大比拼。LED交通信

18、號燈，LED生產(chǎn)設(shè)備、測試設(shè)備，LED大屏，LED照明等琳瑯滿目，中國內(nèi)地因其低廉的勞動力成本、廣闊的市場、良好的投資環(huán)境，國外的投資商業(yè)越來越喜歡在中國辦廠，中國也逐漸成為世界最大的LED制造中心，同時也說明我國LED產(chǎn)業(yè)正在迅速發(fā)展。</p><p>　　可以說，如果我們采取正確的對策，抓住機遇，仔細(xì)認(rèn)真研究市場的需求與供給，就可以使我國LED產(chǎn)業(yè)迎來一個新巔峰。</p><p>&l

19、t;b>　　2概 述</b></p><p>　　2.1 LED工作原理</p><p>　　LED主要結(jié)構(gòu)是由電極、PN結(jié)芯片、光學(xué)系統(tǒng)、等構(gòu)成的，它能把電能轉(zhuǎn)化成光能的部件，主要的過程也是光電轉(zhuǎn)化的過程，在一個PN結(jié)兩端施加正向偏壓的話，此時PN結(jié)勢壘降低，N極的電子向P極轉(zhuǎn)移，P極的電子也向N極方向轉(zhuǎn)移，在PN結(jié)結(jié)構(gòu)中，非平衡的空穴會與帶電的電子復(fù)合并注入，其余的能

20、量會以光的形式向外輻射開來，光子的能量會以空穴與電子能量差異越來越高，此時的波長和光頻率也有所區(qū)別，顏色也各異，這些原因都是因為PN區(qū)域的非平衡電荷而產(chǎn)生的，不穩(wěn)定流子。</p><p>　　圖2-1 LED的工作原理</p><p>　　和普通燈泡作為比較，LED特點是十分明顯的。第一，它的燈絲是燒不盡的，所以壽命相對來說較長；第二，燈泡的小使得LED更加耐用。最后，LED的小也有利于

21、裝進現(xiàn)代的電路中。</p><p>　　LED的高效率是它的一大特點。普通燈泡在工作的過程中會散發(fā)出大量的熱量，這是因為燈絲需要加熱。但是這些多余的熱能是非常浪費的，要么把這熱能作為加熱器使用，很多部分的熱能是肉眼不可見的。所以說，LED把電能直接用來發(fā)光，它產(chǎn)生熱量很少 [2]。 </p><p>　　2.2 LED照明技術(shù)的運用</p><p>　　2.2．1國

22、內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　LED燈作為高效率的典型綠色光源，有著豐富的市場前景。目前，LED產(chǎn)業(yè)已形成亞歐美三足鼎立的場面，在亞洲尤其突出的是中國、中國臺灣、日本等國家和地區(qū)，近日LED產(chǎn)業(yè)也被列為國家重點振興的產(chǎn)業(yè)，所以市場前景巨大。據(jù)電子有關(guān)部門數(shù)據(jù)統(tǒng)計，國內(nèi)LED市場將保持20%以上的增幅。</p><p>　　專門做市場調(diào)研的主管斯蒂爾對高亮度發(fā)光二極管做了一次詳細(xì)的調(diào)查，

23、手機、電腦等電子產(chǎn)品的迅猛增加，高亮度LED在電子產(chǎn)品收入大概為22億美元，比03年時增加了7%，在汽車等信號領(lǐng)域上也多達(dá)14%，而大多數(shù)高亮度LED來自中國臺灣和中國制造的[3]。</p><p>　　此前，建議那些制造發(fā)光二極管的廠商其中在其他領(lǐng)域，比如樓房的景觀燈、夜市的景觀燈以及汽車領(lǐng)域上的照明領(lǐng)域等。中國科技部門也表示將LED納入國家重點的高新技術(shù)，在之前的北京奧運會上，上海世博會上，以及廣東的亞運會上

24、使用了非常廣泛的高亮度發(fā)光二極管。</p><p>　　新興市場的不斷擴展，使得產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷增加。推進LED照明的進程也不斷加快，LED已從成熟的市場領(lǐng)域轉(zhuǎn)向新興的市場，使得傳統(tǒng)照明巨頭主動出擊，加快市場模式，大力推廣LED市場的發(fā)展。</p><p>　　中央也批準(zhǔn)建立了大連、南昌、上海、廈門四個半導(dǎo)體LED照明基地。隨后又讓深圳成為國家第五個照明基地，那邊分布企業(yè)多達(dá)400多家4]。&

25、lt;/p><p>　　現(xiàn)全國LED各類企業(yè)大約4000多家，從而推進了就業(yè)人數(shù)的增加，市場規(guī)模也大于1000億人民幣。</p><p>　　盡管LED在農(nóng)業(yè)方面還處于初級階段，但很多國家依然看好這塊市場，目前LED主要方向畜牧業(yè)的照明、植物的生長、誘捕燈等。我國是個農(nóng)業(yè)大國，這是不言而喻的，所以發(fā)展農(nóng)業(yè)技術(shù)的重要性也是不言而喻的。</p><p>　　國內(nèi)很多企業(yè)和高

26、校也對LED這方面的技術(shù)十分重視，都分分成立了自己的工作室，在寧波國內(nèi)較有基礎(chǔ)的就有寧波升譜光電企業(yè)，中國臺灣封裝技術(shù)的強大也使得它成為全球最大的LED生產(chǎn)基地。政府鼓勵眾多企業(yè)研發(fā)自己的技術(shù)，盡快推動照明技術(shù)的發(fā)展。</p><p>　　3 LED的驅(qū)動方式比較</p><p>　　3.1 阻容降壓式驅(qū)動</p><p>　　在考慮到體積和成本等問題時，電壓式降壓

27、電源是最簡單的方法之一，我們將交流市電轉(zhuǎn)化成低壓直流最普遍的方法是用變壓器降壓后然后整流濾波。</p><p>　　電容降壓電路的最大優(yōu)點是電路簡單、方便，安全性和穩(wěn)定性差，效率低下是它的最大缺點，而且還是非隔離式的，它的工作原理就是在一定的交流頻率下電容產(chǎn)生容抗使工作電路受到限制。</p><p>　　阻降壓式簡易的電源基本電路如圖3-1，D3為穩(wěn)壓二極管，R1為沒有通電后給C1電荷釋放

28、電阻，C1是電容，D2為二極管，D1在一定時間后給C1提供回路進行放電，其實在實際電路的運用中常常采用的是圖3-2的電路。當(dāng)需要負(fù)載較大的電流時，也可采用圖3-3所示的橋式整流電路。</p><p>　　圖3-1 電容降壓電路</p><p>　　圖3-2 實際電路</p><p>　　圖3-3 橋式整流電路</p><p>　　3.2

29、 開關(guān)電源式驅(qū)動</p><p>　　3.2.1、開關(guān)式穩(wěn)壓電源的基本工作原理</p><p>　　調(diào)寬式和調(diào)頻式是開關(guān)穩(wěn)壓電源的兩種控制方式，在運用的過程中，我們常常使用調(diào)寬式，調(diào)寬式開關(guān)穩(wěn)壓電源圖3-4。    </p><p>　　圖3-4 調(diào)寬式開關(guān)穩(wěn)壓電源的基本原理</p><p>　　矩

30、形脈沖的寬度決定單極性矩形脈沖的直流電壓Uo，直流的平均電壓是歲脈沖的寬度越寬電壓值就越大，直流平均電壓Uo的計算公式為Uo=Um×T1/T，其中T為矩形脈沖的周期；T1為矩形的脈沖寬度，Um為矩形脈沖最大的電壓值。</p><p>　　我們可以從上式看出，當(dāng)Um 與T 不變時，直流平均電壓Uo與脈沖寬度T1成正比。所以我們只要使脈沖寬度變窄，就可以達(dá)到穩(wěn)定電壓目的[5]。</p><

31、;p>　　3.2.2、開關(guān)式穩(wěn)壓電源的電路</p><p>　　圖3-5 開關(guān)式穩(wěn)壓電源的基本電路框圖</p><p>　　交流電壓經(jīng)過濾波電路整流濾波后，形成了一定部分的直流電壓，該電壓經(jīng)過變換器變換后形成所需要的電壓，最后經(jīng)過整流濾波整流后成為所需要的直流電壓。</p><p>　　電路中的脈沖寬度調(diào)制器主要由比較器、取樣器、振蕩器、脈寬調(diào)制等電路構(gòu)成

32、。此電路已經(jīng)集成化，形成了我們所需要的開關(guān)電源的集成電路，而輸出穩(wěn)定的電壓是由高頻開關(guān)元件時間控制的。</p><p>　　3.2.3開關(guān)電源的分類</p><p>　　DC/DC變換器和AC/DC變換器是開關(guān)電源的兩種方式，目前在國內(nèi)的設(shè)計技術(shù)和生產(chǎn)工藝已經(jīng)成熟，同時得到了專業(yè)人士的認(rèn)可。AC/DC的模塊化，在模塊的運用中其技術(shù)和生產(chǎn)制造是有點困難的。開關(guān)電源按激勵方式又可分為他激式和自

33、激式[6]。</p><p><b>　　1 DC/DC變換</b></p><p>　　DC/DC變換是將固定直流電壓變換成可變的直流電壓，也稱做直流斬波。它的實現(xiàn)方式有兩種，一是進行調(diào)制的方式Ts不變，改變TON，二是頻率的調(diào)制方式，TON不變，改變Ts。一般的電路有一下幾種：</p><p>　?。?）降壓斬波器它的輸出電壓U小于輸入電壓

34、U1，那么極性相同；</p><p>　　（2）升壓斬波器它的輸出電壓U一般是大于輸入電壓的，那么它的極性就相同；</p><p>　?。?）降壓或升壓斬波器它的輸出電壓U小于或大于輸入電壓，那么它的極性相反，電容傳輸；</p><p>　　LED驅(qū)動電路的方式也多種多樣，種類也比較多，以下就是它的比較： </p><p>　?。?）照驅(qū)動方

35、法分：自激式和他激式；</p><p>　?。?）按DC-DC變換器工作方式可分：隔離型有通－通方式、半橋方式和全橋方式通－斷方式等不同的工作方式；</p><p>　　（3）調(diào)控方式可分：（PWM）和（PFM）；</p><p>　　（4）按照過流的方法可以分：輸出時的測驗方法和開關(guān)電流的測試方法。</p><p><b>　　2

36、 AC/DC變換</b></p><p>　　AC/DC變換則是將交流電壓改變成直流電壓，其功率主要流向是雙向的，流向負(fù)載的我們叫做整流，有時會出現(xiàn)退到電源的情況，我們在整流和濾波的同時要考慮較大的電容，在濾波時我們必須要符合安全的標(biāo)準(zhǔn)，這樣就限制AC/DC電源體積小型化[7]。</p><p><b>　　3 他激式</b></p><

37、;p>　　電路激勵信號產(chǎn)生的振蕩器，電路形式如圖3-6所示</p><p><b>　　圖3-6 他激式</b></p><p><b>　　4 自激式</b></p><p>　　開關(guān)管兼作振蕩器中的振蕩管，電路形式如圖3-7所示</p><p><b>　　圖3-7 自激式&

38、lt;/b></p><p>　　3.3 LED的恒定電流源驅(qū)動</p><p>　　電流流過LED芯片的大小決定了LED的亮度強弱。根據(jù)LED的伏安特性，輸入電流為20mA時，二極管的亮度并不耀眼，所以在選擇恒流電流驅(qū)動時，不是一定要大于20mA的電流，選擇18mA的電流驅(qū)動就差不多了，這樣就會有效的延長LED的使用壽命。</p><p>　　當(dāng)r在20mA

39、的范圍內(nèi)波動如果Vr為20mA，波動一般為20mA，一旦波動大于20mA是，就會影響LED的工作效率和LED的使用壽命，所以最好Vr設(shè)置在18mA，這樣就不會產(chǎn)生大的影響了，而且也有利于LED的工作狀態(tài)。圖3-8為LED的恒流驅(qū)動。</p><p>　　圖3-8 LED的恒流驅(qū)動（串聯(lián)）</p><p>　　當(dāng)Vr的恒定電流為60mA時，此時是并聯(lián)，所以D1、D2、D3的電流都是不一樣的

40、，只能從三只LED的伏安特性來判斷電流，如果挑選三只正向電壓一樣的LED，就有可能保證每只LED的電流都是20mA，如果正向電壓不一樣，可能在工作一段時間后，流過三只LED的電流差異會影響LED的正常使用，所以我們采用LED串聯(lián)，目的也是非常明顯的。</p><p>　　圖3-9 LED的恒源驅(qū)動（并聯(lián)）</p><p>　　3.4 LED的恒定電壓源驅(qū)動</p><

41、p>　　LED的恒定電壓源串聯(lián)驅(qū)動如圖3-10所示[8]。</p><p>　　圖3-10 LED的恒定電壓源串聯(lián)驅(qū)動</p><p>　　當(dāng)Vcc為恒定值時，D1、D2、D3工作時，D1、D2、D3的電壓會下降，如果串聯(lián)一個電阻時，流過LED的電流不會增大，電流也不會超過20mA，會大大增加LED的發(fā)光效率和使用壽命，保護電阻大小由式（3.1）決定：</p><

42、;p>　　R=（Vcc-3.0*3）/I=（Vcc-9）/20 （3.1）</p><p>　　當(dāng)Vcc是恒定電壓源時，D1、D2、D3）與Vcc并聯(lián)。根據(jù)三只LED的伏安特性，R1、R2、R3，這三個電阻的阻值為（3.2）求出：</p><p>　　R1=（Vcc-Vd1）/Id1 （3.2）</p><

43、p>　　Id1是D1的正向電流，Vd1為D1的正向電壓；電流如果為20mA時，它的正向電壓為3V，那么Id1=20mA，其他電阻也可以依照這個公式求出。</p><p>　　圖3-11 LED的恒定電壓源并聯(lián)驅(qū)動</p><p>　　LED驅(qū)動電路在實際開發(fā)的過程中也被越來越多的運用，比如阻容降壓式LED驅(qū)動、開關(guān)電源式驅(qū)動等，如果我們掌握了這些電路的應(yīng)用，我們就可以方便的開發(fā)出效

44、率高的LED驅(qū)動電路。</p><p><b>　　4 LED驅(qū)動電路</b></p><p><b>　　4.1驅(qū)動方案設(shè)計</b></p><p>　　要解決LED照明電源變換問題，其實LED就是低壓單向?qū)щ娖?，PWM調(diào)光、過壓保護、直流控電、高效率、負(fù)載斷開、小型尺寸是LED驅(qū)動器的特點，但是無論哪種電源都不能直接供

45、電給LED，LED供電電源變換器設(shè)計時須注意以下事項：</p><p>　　1.LED電器件，要用直流脈沖電流給LED供電。</p><p>　　2.當(dāng)溫度升高時，二極管的電勢會降低，所以不能直接給LED供電，要采取必要的方法，不然二極管工作時溫度升高時，電流會變大，從而損壞二極管，同時LED也是一個有PN結(jié)結(jié)構(gòu)的部件。</p><p>　　3.二極管LED會形成門

46、限電壓，也具有一定的電勢，加在發(fā)光二極管的電壓如果超過這個限定電壓時就會導(dǎo)通，發(fā)光二極管一般的電壓在2.5V以上，一般工作時壓降為4V左右。</p><p>　　4.發(fā)光二極管的光通量會隨二極管的電流增大而增大，但是沒有比例，后面的光通量也會幾乎不見，流經(jīng)的二極管電流和光通量也不成比例，因此，要使發(fā)光二極管在較高的電流下工作。</p><p>　　另外，如果二極管LED上的電功率超出一定的

47、范圍，二極管就會破壞，所以它和其他的光源相同，只能承受一定的電功率。與此同時，也因為發(fā)光二極管在制造時的工藝材料也有所差異，所以二極管的勢壘電勢以及LED的內(nèi)阻也不全相同，我們不能把二極管直接并聯(lián)。</p><p>　　電源給發(fā)光二極管供電有三種情況：低壓驅(qū)動、高電壓驅(qū)動、過濾電壓驅(qū)動。</p><p>　　在不同的電源變換器上也有不同的技術(shù)和方案的實現(xiàn)，電源的驅(qū)動方法在以下簡單的介紹下：

48、</p><p>　?。?）低電壓驅(qū)動：低電壓驅(qū)動發(fā)光二極管LED要把電壓增加到能使二極管LED導(dǎo)通的數(shù)值，所說的低電壓也就是低于二極管的正向?qū)妷?，對于二極管這樣的低能耗的部件是比較常見的使用方法，如LED低能耗的臺燈等。因為由于一般大的電池，不需要大功率，但是要做到低能耗和高效率的應(yīng)用，所以最好的方法就是電荷泵式升壓變換器[10]。</p><p>　?。?）高電壓驅(qū)動：高電壓驅(qū)動普

49、通的是由蓄電池提供電，這樣可能會有比較大大能耗，所以我們要降低一般的成本，最理想的就是串聯(lián)開關(guān)降壓電路。高電壓驅(qū)動其實就是給二極管供電的電壓數(shù)大于二極管管壓降，一般常見的是草地?zé)羝嚐舻取?lt;/p><p>　?。?）過度電壓驅(qū)動：過度電壓驅(qū)動發(fā)光二極管LED的電源，其要解決升壓和降壓的問題，我們要考慮實際的情況，所以必須降低必要的開支，但是也要確保質(zhì)量，最好的方法就是反極性電荷泵式變換器。</p>

50、<p>　　過度電壓驅(qū)動其實也就是二極管的電壓在管壓降附近變動，它可能隨時會變動，有時高，有時低，常見的有礦燈的運用等。</p><p><b>　　4.2控制芯片選擇</b></p><p>　　方案一：SB42511芯片圖4-1 主要針對驅(qū)動24V驅(qū)動6顆LED市場，價格要高于產(chǎn)品，適合設(shè)計1-6顆LED，輸入6-25V輸入電壓，SOP8封裝形式，主要

51、針對目前低端LED市場。</p><p>　　圖4-1 SB42511芯片</p><p>　　方案二：TL494芯片圖4-2 TL494是一種性能優(yōu)良的電壓驅(qū)動型脈調(diào)制器件，可作為單端式、推挽式、全橋式、半橋式開關(guān)電源控制器，被廣泛應(yīng)用于開關(guān)電源中，是開關(guān)電源的核心控制器。該器件既可調(diào)頻又可調(diào)脈寬，可調(diào)性強，工作區(qū)間大，可用它搭建不同的驅(qū)動電路，體積小、重量輕，可應(yīng)用于其他各個領(lǐng)域

52、。但是有14個引腳，外圍電路復(fù)雜。</p><p>　　圖4-2 TL494芯片</p><p>　　方案三：MT7920芯片圖4-3 MT7920是一顆離線，低功耗LED驅(qū)動芯片，恒流、動態(tài)PWM、DCM工作模式，有專利技術(shù)的初級端感應(yīng)恒流控制模式，輸入電壓85V-265V，輸出電流可達(dá)1A，高達(dá)88%的效率，內(nèi)置VDD過壓，LED開路、短路保護，內(nèi)置線電壓欠壓，過壓保護，芯片過溫保

53、護。</p><p>　　圖4-3 MT7920芯片</p><p>　　MT7920是目前流行的電流型PWM信號發(fā)生器，具有精度高、電壓穩(wěn)定、外圍電路簡單、價格低廉等優(yōu)點。相比之下此芯片更符合題目的要求，所以采用此方案。</p><p>　　5 驅(qū)動電路總體設(shè)計</p><p><b>　　5.1 電路設(shè)計</b>&

54、lt;/p><p>　　一般電源由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和MOSFET構(gòu)成。電源原理一般的過程是變成直流的過程，然后轉(zhuǎn)換成高頻交流，直流電壓通過反饋調(diào)節(jié)，開關(guān)變壓器，整流濾波再次轉(zhuǎn)化成直流的過程，而MOSFET在整個過程中通過不斷的開與關(guān)，高頻高壓的直流開關(guān)電源當(dāng)前是交替變換的發(fā)展方向是高頻率、低功耗、噪音低、可靠性高、抗干擾和模塊化的進程。電源框圖如圖5-1所示。</p><p>　

55、　圖5-1 電源框圖</p><p>　　5.1.1 輸入電路設(shè)計</p><p>　　本方案主電路的設(shè)計如圖5-2所示[11]。F1為保險絲，作用是為電路提供保護作用；ZNR為壓敏電阻，防止電路產(chǎn)生過壓或雷擊損壞，RTH為NTC熱敏電阻，防止開機浪涌電流，L1，L2，C1為抗干擾電路，防止開關(guān)電源高頻干擾進入電網(wǎng)，D2電橋為整流濾波電路。</p><p>　　圖

56、5-2 輸入電路</p><p>　　5.1.2 控制電路設(shè)計</p><p>　　本控制電路采用基于PWM芯片MT7920控制，與一般驅(qū)動電路相比，具有電路結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜的優(yōu)點?？刂齐娐穲D5-3所示：</p><p>　　圖5-3 控制電路圖</p><p>　　控制電路啟動后，MT7920通過R5、R6、C8控制繞組的峰值電流來感

57、應(yīng)線電壓，然后輔助繞組來檢測繞組端的LED電壓。由于輔助繞組的電壓正比于LED電壓，并且該電壓通過R11和D8送入MT7920，以此來調(diào)節(jié)PWM信號的頻率，這樣流過LED的電流就可以精確調(diào)制。LED電流可以很容易地通過設(shè)置R5，R6，C8和R11，D8的組值和感值來調(diào)節(jié)。</p><p>　　5.1.3 保護電路的設(shè)計</p><p>　　當(dāng)MT7920引腳電壓升高超過1V或電壓降到1V以

58、下，都可使PWM比較器輸出高電平，造成PWM鎖存器復(fù)位。根據(jù)MT7920關(guān)閉的特性，起到過壓和過流的保護作用，使整個電路中的元件和開關(guān)沒有多余的浪費，且能保證電路工作時的穩(wěn)定，從而降低整個設(shè)計的成本。</p><p>　　6 電路的元器件選取與參數(shù)計算</p><p>　　6.1 電路參數(shù)的相關(guān)計算公式</p><p>　　周期：Ts=1/fs ；</p>

59、;<p>　　導(dǎo)通的時間：ton=Dmax*Ts ；</p><p>　　輸出的頻率：fo=1.8/(C8*R15)；</p><p>　　輸出功率：Po=1/2*(Lp*IPR*f)；</p><p>　　輸入電流：Vs=Lp*IPR/ton ；</p><p>　　原邊峰值電流：IPR =2*Po/(Vs*Dmax)；<

60、;/p><p>　　原邊電感量：Lp=Vsmin*DmaxTs/ IPR ；</p><p>　　原邊的匝數(shù)：Np=Vston/(Bw*Ar)；</p><p>　　氣隙長度：l=4丌*10-7*Np2*Ar/Ip 。</p><p>　　注：Dmax為最大占空比；Bw為變壓器磁芯工作磁密度；Ar為變壓器磁芯有效面積。</p>&l

61、t;p>　　6.2 MT7920芯片的應(yīng)用及工作原理</p><p>　　MT7920芯片的驅(qū)動電路，MT7920低功率，高功率因子（PFC），高精度離線式LED驅(qū)動芯片。在85VAC-264VAC的寬電壓范圍內(nèi)，MT7920可以驅(qū)動高達(dá)30W的LED照片應(yīng)用。MT7920包括VDD/STP腳的過壓檢測，一旦檢測到過壓情況發(fā)生，芯片即進入打嗝模式以保證安全。同時MT7920還包括欠壓鎮(zhèn)定，限流及過熱保護等異

62、常情況的保護，提供系統(tǒng)的可靠性。</p><p>　　6.2.1 MT7920的引腳功能及引腳圖</p><p>　　根據(jù)引腳功能介紹:①腳是輔助繞組的反饋電壓，通過一個電阻分壓器連接到輔助繞組來反映輸出電壓；②腳是模擬地；③腳是PWM頻率調(diào)節(jié)；④腳是啟動腳，MT7920通過該腳啟動，然后由該腳動態(tài)調(diào)整初級電感的峰值電流；⑤腳是開/關(guān)電源調(diào)光功能使能腳，懸空：不支持開/關(guān)電源調(diào)光功能，接地

63、：支持開/關(guān)電源調(diào)光功能；⑥腳是電源地，在PCB板上與模擬地相連；⑦腳是電源腳；⑧腳是外部功率MOS管柵極驅(qū)動。</p><p><b>　　引腳圖如圖6-2</b></p><p>　　圖6-2 引腳排列圖</p><p><b>　　7制作與調(diào)試</b></p><p>　　7.1 LED驅(qū)動

64、電路的制作</p><p>　　7.1.1 PCB圖的制作</p><p>　　在PCB設(shè)計過程中，在正式布線要經(jīng)過許多步驟，下面是整體的PCB設(shè)計過程。</p><p>　?。?)系統(tǒng)的規(guī)格 ；（2)系統(tǒng)功能框圖 ；（3)PCB的系統(tǒng)分區(qū) ；（4)使用封裝方法和各PCB的大小 ；（5)繪畫出所有PCB的電路圖 ；（6)在PCB上的布局、布線 。</

65、p><p>　　準(zhǔn)備PCB設(shè)計過程分為設(shè)計準(zhǔn)備、網(wǎng)表輸入、規(guī)則設(shè)置、元器件布局、布線、檢查、復(fù)查、輸出八個步驟。 （1)做好PCB設(shè)計準(zhǔn)備； （2)網(wǎng)表的輸入；（3)規(guī)則的設(shè)置；（4）組件的布局；（5)接線； （6）檢查；（7)復(fù)查 ；（8)設(shè)計輸出。</p><p>　　將布好線的PCB圖進行完善，如地線的加粗等。</p><p>　　7.1.2 PC

66、B的制造工藝</p><p>　?。?）先把做好的PCB送廠家加工，以確保質(zhì)量，以及外觀的完整性。</p><p>　　（2）接著進行選材，購買MT7920芯片、保險絲、電容、電阻、二極管、電感等材料。</p><p>　?。?）最后才材料進行焊接，焊接時要注意先預(yù)熱，目的是防止裂紋，在遇到難焊時可以局部預(yù)熱，焊接完后，進行通體的檢查以及修改。 </p>

67、<p>　?。?）實物圖如附錄1所示。</p><p>　　7.2 LED驅(qū)動電路的調(diào)試</p><p>　　7.2.1 輸出紋波</p><p>　　輸出的紋波主要的決定因素由電容和電感決定的，輸出的電容和電感由電壓紋波決定，成反比，同樣的是電壓的紋波同開關(guān)頻率成反比，測試電路如圖7-1所示：</p><p>　　圖7-1

68、紋波測試電路圖</p><p>　　用示波器觀察紋波波形圖如圖7-2所示：</p><p>　　圖7-2 紋波波形</p><p>　　7.2.2 轉(zhuǎn)換效率</p><p>　　轉(zhuǎn)換的效率高是開關(guān)電源的最大優(yōu)點，轉(zhuǎn)換效率是LED驅(qū)動的重要數(shù)據(jù)質(zhì)疑，系統(tǒng)輸入功率主要轉(zhuǎn)換為輸出功率、損耗、功率MOS管損耗三部分組成。</p>&l

69、t;p>　　轉(zhuǎn)換效率公式：=Po/Pi 。</p><p>　　7.2.3 電壓調(diào)整率測試</p><p>　　調(diào)節(jié)RP1使Vs（直流輸入電壓）減小，可以用萬用表測量Vs改變前后輸出電壓VO1和VO2，測5個數(shù)據(jù)，組成4組，電壓的調(diào)整率為（VO1－VO2）／VO1×100％。測試的電路如圖7-3所示。</p><p>　　圖7-3 調(diào)整率測試電路&

70、lt;/p><p>　　7.2.4 負(fù)載調(diào)整率測試</p><p>　　將RP3左旋到底后，用萬用表測量輸出電壓VO1，然后再將RP3右旋，測量輸出電壓VO2，測5個數(shù)據(jù)，組成4組，則負(fù)載調(diào)整率為（VO1－VO2）／VO1×100％。測試的電路如圖7-3所示。</p><p><b>　　8總結(jié)</b></p><p&

71、gt;　　本設(shè)計方案按照任務(wù)書的要求設(shè)計制作LED驅(qū)動電路，并對其進行了調(diào)試。通過鄭敏華老師的指導(dǎo)，加上自己的努力基本實現(xiàn)了預(yù)定的目標(biāo)。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計是本科學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實際相結(jié)合的機會，通過這次完整的LED驅(qū)動電路設(shè)計，我擺脫了單純的理論知識學(xué)習(xí)態(tài)度，和實際設(shè)計的結(jié)合鍛煉了我的綜合運用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，解決實際工程問題的能力，同時也提高了查閱文獻(xiàn)資料、電腦制圖等其他專業(yè)能力水平。

72、</p><p>　　在設(shè)計本課題的時候，我碰到各種各樣的問題，比如說要用到PROTEL這個軟件,在以前雖然我們有所接觸，但都是一些簡單的操作，現(xiàn)在真正應(yīng)用起來還是會遇到種種困難，通過自己看書查資料，克服了一個個難關(guān)，應(yīng)該說這次的畢業(yè)設(shè)計收獲蠻大的。雖說以前學(xué)的并不好,但是通過這次學(xué)習(xí)不僅提高了自身專業(yè)水平而且也體會到了開發(fā)產(chǎn)品的艱辛，對我的影響挺大。從剛開始的不知如何下手,到現(xiàn)在制作出了一個產(chǎn)品,感覺自己成長了

73、不少。</p><p>　　順利完成本次畢業(yè)設(shè)計給了我很大信心，讓我了解專業(yè)知識的同時也對本專業(yè)的前途充滿了信心，雖然我采用的是一個簡單的驅(qū)動電路，他們在很多方面存在一定的不足，可這些不足使我們?nèi)ジ玫难芯扛玫膭?chuàng)造最大的動力。</p><p>　　我國LED行業(yè)正在迎來一個新的高潮。認(rèn)真地研究市場發(fā)展和技術(shù)進步的新情況，采取正確的對策，抓住機遇，迅速提高并持續(xù)發(fā)展。</p>

74、<p><b>　　致 謝</b></p><p>　　一轉(zhuǎn)眼，在學(xué)校4年的校園生活就要結(jié)束了，雖然說是順利的完成了所有的學(xué)業(yè)，但是對即將離開的我還是有點不舍。在學(xué)校4年里，讓我感觸很深。在學(xué)習(xí)上，讓我學(xué)會了不能總是被動的接受知識，自己應(yīng)該要有求新的意識和學(xué)習(xí)新知識的能力。在這里，我要特別感謝老師和同學(xué)們對我的照顧，他們在學(xué)習(xí)過程當(dāng)中給予我指導(dǎo)、鼓勵、幫助，最主要的是教導(dǎo)我們做

75、人處事的道理和原則。這讓我不僅在學(xué)業(yè)方面收益頗多，在待人處事方面也收益非淺。老師們，謝謝您！</p><p>　　這次的畢業(yè)設(shè)計能夠順利的完成，離不開我的指導(dǎo)老師的悉心教導(dǎo)。感謝我的導(dǎo)師鄭老師，他嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；他循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。從課題的選擇到項目的最終完成，鄭老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)，在此成文之際，謹(jǐn)向鄭老師表示衷心的感謝。</p>

76、;<p>　　最后再次衷心的感謝所有幫助過我的老師們，同學(xué)們。謝謝！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 范國平.高功率因數(shù)軟開關(guān)AC/DC及軟開關(guān)DC/DC變換技術(shù)的研究[D],西北工業(yè)大學(xué),2001.</p><p>　　[2] 劉英斌.林琳.陳宏泰.袁鳳坡.李云.670nm發(fā)光二極管材料

77、的MOCVD外延生長[J],微納電子技術(shù),2010年02期：42-50.</p><p>　　[3] 任兵.大功率LED照明驅(qū)動電路的研究設(shè)計[D],電子科技大學(xué);2011年.</p><p>　　[4] 李珅.大功率LED路燈設(shè)計[D],河北科技大學(xué),2011年.</p><p>　　[5] 毛興武.新一代綠色光源LED及其應(yīng)用技術(shù)[M],北京:人民郵電出版社,2

78、008.</p><p>　　[6] 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 4版[M],北京:高等教育出版社,1997.352-355.</p><p>　　[7] 郝鴻安.555集成電路實用大全[M],上海:上?？茖W(xué)普及出版社,1996.</p><p>　　[8] 鄔寬明.80C51系列微控制器系統(tǒng)原理、功能集成與應(yīng)用,北京航空航天大學(xué)出版社,1995.1.</p>

79、;<p>　　[9] 曾惠容.LED節(jié)能燈節(jié)能效果實證研究[J], 安徽農(nóng)學(xué)通報,2011，6：70-81. </p><p>　　[10] CHANG C K,CHEN T M.Sr3B2O6:Ce3+,Eu2+:a potential single-phased white-emitting borate phosphor for ultr

80、aviolet light-emitting diodes[J].Appl Phys Lett,2007,31（7）35-42.</p><p>　　[11] LI Pan-lai,YANG Zhi-ping,WANG Zhi-jun,et al.Spectrum characteristics of Sr3SiO5:Eu2+ phosphor[J],Acta Photonica Sinica,2008,37(1

81、0):201-204.</p><p><b>　　附錄1 系統(tǒng)實物圖</b></p><p><b>　　附錄2 電路原理圖</b></p><p>　　附錄3 電路PCB圖</p><p>　　附錄4 畢業(yè)設(shè)計作品說明書</p><p><b>　　一、作品名稱

82、</b></p><p><b>　　LED驅(qū)動電路設(shè)計</b></p><p><b>　　二、作品功能</b></p><p>　　本產(chǎn)品工作于恒流動態(tài)PWM模式，帶有電流感應(yīng)算法及源邊反饋技術(shù)，提供精確的輸出電流控制而無需光耦。LED產(chǎn)生的熱量甚微，電能中直接用來發(fā)光的百分比要高很多，這樣可以大大降低用電

83、需求。</p><p><b>　　三、運行環(huán)境</b></p><p>　　本產(chǎn)品的電源檢測指標(biāo)所得數(shù)據(jù)均應(yīng)在以下條件中測得：在輸入額定電壓及輸出額定負(fù)載范圍內(nèi)，環(huán)境溫度為0~25℃、相對濕度為85%、1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力。</p><p>　　本產(chǎn)品在干燥、通風(fēng)、無污染的環(huán)境中的使用。</p><p><b>