自适应宽电压范围LED线性驱动电源研究

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半导体照明以发光二极管(LED,Light Emitting Diode)作为光源,凭借其绿色环保、低碳节能的优点,正在逐步取代传统照明,随着人们节能环保的意识增强,LED灯具的应用越发普及。LED驱动电源,作为LED灯具的关键组成部分,其性能的好坏直接影响着LED灯具的性能和使用寿命。因此,开展对LED驱动电源的研究显得非常重要。本文参考了国内外对于该领域的研究形状,具体分析了LED的工作原理、连接方式、驱动技术等。综合分析传统驱动方式,结合开关调节器输入电压范围宽和线性调节器输出电流纯净的优点,提出了一种基于自适应串/并联转换的宽电压范围LED线性驱动新方法。将串联连接的恒流模块和LED负载分别均匀地分为若干段,通过对输入电源电压的检测结果来控制开关阵列的不同组合,从而实现恒流支路和LED负载的自适应串/并联连接,确保在较宽的输入电压范围内流过每路负载的电流恒定、总负载的功率恒定。当电源电压较高时,控制一条恒流支路和所有负载支路串联;随着电源电压的降低,负载支路相应的变换为混联形式,负载模块中有几条并联支路,则在恒流模块中相应地并联几条恒流支路;当电源电压低至一定值时,所有恒流支路和所有负载支路分别全部并联连接。基于所提出地LED驱动方法,开展了分离电路实验。在15~60V的工作电压范围内,低压(15~24V)时四条恒流支路和四条负载支路分别并联,中压(24~48V)时两条恒流支路分别和两两串联的负载支路串联后在并联,高压(48~60V)时一条恒流支路和全部四条负载支路呈串联连接。实验结果表明:在15~60V的工作电压范围内LED负载的功率恒定。最后,在分离电路实验的基础上进行扩展,基于1um高压BCD工艺设计了适用于市电输入的自适应宽电压范围LED线性驱动电源芯片。设计了芯片内部各功能模块电路,并基于CAD软件进行了仿真分析和优化设计,芯片整体电路的各项指标仿真结果达到预期要求,完成了芯片版图的设计及验证。
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