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【6h】

基于功率管漏极检测技术的原边反馈反激式LED驱动设计

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1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状及发展趋势

1.3 本论文的主要工作

2 系统分析与芯片定义

2.1 系统分析

2.2 芯片定义

2.3 本章小结

3 关键技术分析与设计方案

3.1 功率因数校正技术

3.2 副边二极管导通时间Tdis检测技术

3.3 谷值导通技术

3.4 开关工作频率限制技术

3.5峰值电流补偿技术

3.6 本章小结

4 驱动芯片重要模块电路设计与仿真

4.1带隙基准电路

4.2迟滞比较器

4.3过温保护电路

4.4 电平位移电路

4.5 跨导误差放大器

4.6栅极驱动电路

4.7 本章小结

5 系统设计与仿真

5.1 芯片外围器件参数选取

5.2 芯片整体功能仿真

5.3 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表论文目录

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摘要

LED作为第四代光源,具有节能环保、高亮度、使用寿命长、体积小、重量轻、发光恒定、无频闪、响应速度快等众多优点。但是,LED驱动控制相比其他光源要复杂许多,如果LED驱动电源的性能不佳则会造成LED的优势尽失。因此,研究高可靠性、高效率、高功率因数、小体积、低成本的LED驱动电源具有重要的现实意义。
  基于原边反馈拓扑因采用辅助绕组方案带来系统体积增大、成本增高和辅助绕组本身漏感的存在造成的精度误差增大等问题,本文提出了基于功率管漏极检测技术的无需辅助绕组的原边反馈反激式LED恒流驱动设计。该LED驱动电路工作于断续模式(DCM)或临界导通模式(CRM),通过在功率开关管漏极检测原边电感和功率开关管的寄生电容产生的振荡信号,得到副边二极管导通时间信息。
  芯片中加入了谷值导通电路,检测功率MOS管漏极电压谷值并产生芯片置位信号,导通功率MOS管,同时考虑了轻负载条件下,防止电路工作在很高的工作频率下,产生电磁干扰和效率低等问题,采用了跳谷技术,从而减小开关损耗,提高系统工作效率;同时,为了实现高功率因数,设计了占空比和导通时间乘积为定值的电路,无需乘法器等复杂电路,实现了单级有源功率因数校正(APFC)。结合原边峰值电流信息通过输出电流估算法最终实现输出电流恒定,恒流精度高。
  为了验证提出的方案的正确性,本文针对输出350mA,10W-15W的系统指标,对应用系统进行了分析和芯片定义及设计。在Cadence Spectre仿真环境下,基于CSMC0.25um BCD工艺,对LED驱动芯片重要模块进行了晶体管级设计,并仿真验证了其功能。在全部输入电压有效值(85VAC-264VAC,@50Hz)范围内,仿真结果表明,输出电流精度误差在2.57%范围以内,功率因数PF高达0.99,系统效率在90%以上。

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