大功率白光LED驱动电源的研制-电气工程专业论文.docx

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 Classified Index：TM461.5 U.D.C: 621.3 Dissertation for the Master Degree of Engineering DEVELOPMENT OF POWER SUPPLY TO DRIVE HIGH POWER WHITE LED Candidate: Yang Jian Supervisor: Associate Prof. Wang Yi Associate Supervisor: Senior Engi. Chen GuoRong Academic Degree Applied for: Master of Engineering Specialty: Electrical Engineering Affiliation: Shenzhen Graduate School Date of Defence: Dec. 2008 -I-Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology -I- 摘 要 大功率白光LED凭借80％以上的能效水平、体积小、驱动电压低、无汞污 染等优势而成为全球照明界的新焦点。但是环境温度严重影响LED的使用寿 命。在电流谐波方面，根据GB17625.1-2003（电磁兼容限值谐波电流发射值国 家标准），作为照明用的LED必须符合其C类标准。因此为照明LED提供高功 率因数值，高效率的电源对其推广有着非常重要的现实意义。 针对以上要求，本文研制了一个为大功率白光 LED 提供恒定电流的开关 电源。论文主要工作如下： 在 AC/DC 部分设计了功率因数校正电路。该电路在 Boost 拓扑结构的基 础上，采用了损耗较小的临界电感电流控制模式。利用状态平均法求出该电路 的小信号模型，根据经典控制理论对电压反馈回路进行补偿。解决了原开环系 统存在右半平面零点和穿越频率低的固有缺陷，提高了动态响应速度。 在 DC/DC 部分设计了 LLC 谐振软开关电路。论文从时域上分析了 LLC 谐振电路实现零电压开关的原理、不同工作模式下的优缺点，根据仿真结果确 定了谐振变换器的工作频率范围。通过基波分析法，求出各网络的等效变换模 型后，得到输入输出的直流增益函数。通过分析各参数对增益函数的影响，为 谐振元件的选择提供了理论基础。通过对上、下桥臂驱动脉冲死区时间的精心 设置，确保开关管的零电压打开。仿真验证所设计电路参数的可行性。在此基 础上，设计了一台样机，实现了开关管的零电压打开及整流二极管的软关断。 改进了磁性器件的设计。分析了磁性元件的损耗来源及估算方法。通过优 化绕组的缠绕方式及匝数，在原有基础上进一步提高了整个电源的效率。 关键词 有源功率因数校正；临界电流模式；LLC 串联谐振；铜损 Abstract Recently, the world focus on high power white light-emitting diodes(LED) for its advantages of transfer efficiency above 80%, small cubage and free of Hg. But the temperature effects the LED’s working time so much. And the harmonic currents must coincide with the Standard C of GB17625.1-2003 in China. So, providing a power supply with high PF value and high efficiency is important to popularize the LED. To satisfy the requirements above, this dissertation research and develop a plan of power supply for LED. Such contains as below are mainly studied: Design the APFC circuit at the AC/DC part. Choose transition mode (TM) control method which is small power loss based on boost topology. Then figure out the small signal model through state-space averaging method.