LED照明用恒流电源变换器设计报告.doc

LED照明用恒流电源变换器设计报告马正常艳芬徐冬摘要本系统是基于反激式变压器和PWM控制器uc3525的LED照明用恒流电源该系统以stm32单片机为控制核心采用16位精度的DA转换器DAC8811通过单片机和按键控制给定电压量实现了输出电流10mA的步进控制；并采用12精度AD转换器ADS7886采集输出电压值和输出电流测量精度优于2%且通过LCD12864液晶显示。系统采用uc3525的硬件反馈实现了题目要求的1%的电压和负载调整率总之本作品工作性能稳定达到题目要求的各项技术指标。关键词：LED恒流源步进反馈一．方案论证与比较1、PWM控制芯片选择采用电流型PWM控制芯片uc3842该芯片具有内环电流外环电压特性的双回路反馈系统可以同时检测输出电压和动态开关管电流动态反馈速度比电压型PWM控制器快也可以达到理想的调整率但该芯片需要采集开关管电流控制复杂易引入较大的干扰工作不稳定故在反馈速度要求不高时不采用。采用电压型PWM控制芯片uc3525该芯片具有最大95%占空比输出反馈回路简单只采集输出电压应用方便结合外围PI调节器可以很好的满足题目的调整率求故选用此芯片。2、PFC方案选择采用TI平均电流型PFC芯片UCC28019该芯片应用成熟电路简单不需要采集开关管电流适合应用在boost结构电流连续的工作状态不适合工作在反激式变换器中因为反激式变化器的输入电流是不连续的。故不采用此芯片。采用临界导通模式的PFC芯片UCC28051该芯片工作在临界导通模式电感电流不连续工作频率不固定需要检测开关管电流和电感电流当电感电流达到输入电压采样的正弦半波的峰值时开关管关闭当电感电流为零时开关管重新导通适合应用在反激式变换器中故选用次芯片。二．电路设计及参数计算1.主回路器件的选择与参数计算1.1开关管的选择由变压器二次侧电压Ui=36V系统输出电压Uo=36V以下输出电流Io=0.15-0.35A可知输入电流有效值=通过电感的峰值电流结合最大输出电压和最大输出电流并考虑一定的余量我们选择IRFP460其完全能满足题目的要求。1.2续流二极管的选择由于采用反激式拓扑结构通过续流二极管的最大电流为0.495A承受反向的最大电压值为36V为此选用MUR3060其允许通过的最大正向电流为30A反向耐压典型值为400V完全满足题目的要求。主电路设计电路图为：输入侧有开关管关断电压过冲保护输出侧有续流二极管关断过流保护。1.3反馈采样电路输出电流经1.09Ω的电流采样电阻采用后经INA128放大后输入到加法器的一个输入端加法器的另一个输入端用DA给定这就实现了数控输出电流。输出电流最大值为350mAAD的基准源电压为4.096V输出电流采样电阻为1.09欧姆所以电流采样放大倍数为4096/0.35=11.7为留有余地放大倍数取（1+50/6.8）=8.35.电压采样电阻计算最大输出电压为36VAD的基准源电压为4.096V故分压比为36V/4.096V=8.79为留有余地电阻分别取91k和10k。反馈电压取样电阻计算：在36V输出时反馈电压必须是4.096V所以电阻分别取300K定值电阻和100K滑动变阻器。过压保护：当输出过压超过36V时继电器动作将反馈点切换到电压反馈将输出电压稳定在36V实现过压保护。1.4线性光耦隔离电路：因为输入地与输出地不同故反馈还需隔离通过光耦隔离实现了输出与输入的地隔离。1.5控制电路的设计与参数计算因为UC3525单路输出PWM波最大占空比为50%为了满足输出占空比的要求我们采用将UC3525的11和14脚各连接一个50电阻后再连接于一点输出可实现几乎100%的占空比输出。电路图如下：1.6外界明暗条件检测电路：当没有光照时二极管截止非门输出保持为1。当外界有光照时二极管反向导通电阻上的电压增大当光照到了一定强度时非门输出翻转由1变0单片机检测到0信号表明外界光照较强单片机就通过DA控制输出电流直至电流减小到200mA以下。1.7EMI、保护电路设计上图为交流侧输入EMI滤波。1.7.1保护有输入空气开关过流漏电保护；1.7.2输入5A保险丝过流保护。1.7.3LED负载0.4A保险丝过流保护。1.8输出滤波计算输出纹波最大值为;计算可得输出纹波为5mV是的电容为1356uF这里取4700uF.。1.9.提高效率的方法选用导通电阻小的开关管抑