目录
摘 要 3
1 概 述 3
1.1 选题的目的与意义 3
1.2 研究现状 3
2 方案选择 4
2.1 主要方案 4
2.2 方案选择 5
2.3 芯片选择 5
2.3.1芯片功能 5
2.3.2芯片特性说明 5
2.3.4内部功能简单框图 6
2.3.5封装示意图 7
3 方案设计 7
3.1设计思路及系统组成框图 7
3.1.1设计思路 7
3.3.2系统组成框图 8
3.2 总体功能描述 8
3.3 硬件电路设计 9
3.3.1总体电路原理图 9
3.3.2电路元件列表 11
4 小结 12
结束语 12
参考文献 13
致谢 13
18WLED日光灯开光电源设计
Xxx 指导老师 xxx
摘 要 随着电力电子技术的发展，LED由于环保、寿命长、光电效率高等众多优点，近年来在各行各业应用得以快速发展。同时，由于近年来的开关电源在电子电器各行业中占了非常重要的位置，由此驱动LED的开关电源成了关注的热点。 理论上，LED的使用寿命在10万小时以上，但在实际应用过程中，由于驱动电源的设计及驱动方式选择不当，使LED极易损坏。我们设计LED驱动电源时，有必要知道LED电流、
电压特性，由于LED的生产厂家及LED规格不同，电流、电压特性均有差异。因此对驱动电源的设计提出了严格要求。根据LED电流、电压变化特点，采用恒流驱动方式，是比较理想的LED驱动方式，它能避免LED正向电压的改变而引起电流变动，同时恒定的电流使LED得亮度稳定。因此众多厂家选用恒流方式驱动LED，从而设计的开关电源就需要一个能恒流的直流驱动电源。传统的开关电源控制集成电路具有效率高、输出稳定、可靠性高，并可实现远程控制等功能，完全适合用来驱动LED的开关电源。 本文主要通过设计一个恒流驱动电源来驱动LED。通过各种电力电子组件和电力电子电路组成一个恒流的电源，达到设计的要求。
关键词 开关电源；恒流；LED驱动电路
1 概 述
1.1 选题的目的与意义
全球能源紧张，提高电器的效率是行之有效的方法。照明用电占据全球21%的总用电量，如果能提高照明用的效率，可以有效缓解能源紧张。如何提高照明系统的能源利用率，
延长照明系统的寿命，并且是绿无污染的？取代白炽灯、荧光灯、节能灯的第四代照明灯具是什么？业界给出的答案就是LED等照明。LED照明每W流明数可达120lm。远高于白炽灯和日光灯，此外LED灯珠寿命可长达十万小时，并且绿无污染。LED照明具备的这些优点决定了其应用前景是非常广阔的。LED照明应用上的限制在于LED有固定的正向压降，电流也有上限（工作电流使影响LED寿命的主要因素）。大功率白光LED上的正向压降一般为3-4V，不能直接使用市电驱动。因此一个和LED灯珠匹配的高效、环保长寿命的电源时必须的，这正是这次选题的意义与目的所在。
1.2 研究现状
开关电源的技术已经非常成熟，由于LED驱动的压降技术大部分采用开关电源。因此即使是LED驱动电源真正进入研究的时间不算长，却无碍其技术的成熟。LED驱动要求的技术特点是：寿命长、体积小（特别商用照明和家用照明，最好可以内嵌到灯头）。
总所周知，绝大部分开关电源都需要一个输出滤波的电解电容，即使高品质的电解电容，工作在100摄氏度左右，寿命也只有1Wh左右。毫无疑问，电解电容正是LED灯整体寿命的瓶颈。而内嵌式驱动板上的电解电容，由于LED的发热以及驱动板本身的发热，长期
在高温工作，更使电解电容寿命减短。目前已经有集成电路，无需输出电解电容，仅需几个外围就能直接驱动LED发光。这使得LED照明的长寿命的特点确实得到保障。
另外一点，限制LED灯寿命是工作时的温度，目前台湾某技术机构方法解决，使LED灯珠像一个灯一样可拨插，使LED等成为可维护产品。
除了技术上的创新外，还有组合上的创新，例如加入调光技术（模拟调光、数字调光、Triac调光）；用三LED组成光可调系统；采用频率抖动技术减少EMI；加入功率因数校正电路等。
1.3 电源性能指标
1、主输出最大功率为18W；
2、输出电流为恒定240mA；
3、最大输出电压为72V；
4、满负荷下转换效率＞85%；
5、负载为240mA时最大纹波为5mV；
6、因为没有添加功率因数模块，因此PF值≥0.90；
7、可以驱动288个高亮度LED。
2 方案选择
电源首要的要求是效率高，效率高的产品，发热就低则稳定性就必然高。通常在电源部分有用隔离及非隔离两种方案，隔离的体积偏大，效率较低，在使用中，安装方面都会产生很多问题，不如非隔离产品的市场前景大，在此主要采用非隔离的驱动方案。以下列出四个非隔离的电源设计方案。
2.1 主要方案
方案1 LED专用宽电压线性恒流驱动器（恒流三极管）
恒流三极管为LED电路提供恒定电流的器件,使电路具有简单、经济、可靠等特点。LED三极管在一定电压范围内恒定电流。带有负温度系数，在极端的电压和工作温度下保护LED 免受热失控影响。线性恒流三极管为在宽电压内恒定电流效果最佳的产品，体积小，封装有TO-92（普通直插的三极管）、SOT-89-3、SOT-223三种，恒流三极管只需要保证输入电压减去LED串总电压的数值不超过90V（输入-输出的最大电压）即可，可完全替代复杂且烦琐的恒流源电路，非常适合用于体积小的LED灯具产品。具有成本低廉、结构简单、寿命可靠等特点。
LED恒流器不需外加元件，可直接应用于120/220Vac交流供电回路中，120/220Vac交流市电输入经过桥式整流后，只需要保证输入电压减去LED串总电压后所剩下的电压不超过恒流三极管输入-输出90V即可。
方案2 SMD802 非隔离型 内置方案
SMD802芯片特点:效率大于90%，输入电压范围85VAC~265VAC或8VDC~450VDC，恒流方式驱动LED，驱动电流从几毫安至1A，能驱动1个至数百个LED，外部PWM调光，并带有EN使能,同时支持线性调光。
电源模块特点:过压保护，过温保护，短路保护，开路保护。输出电流从几mA至1A 输入电
压90~264VAC，功率因素大于0.85 纹波小于100mVp-p，效率大于91% （注:在模块组装完,没有调试之前,Pf通常能达到0.83,效率能达到90%），可提供15W、18W、20W方案及DEMO板及芯片SMD912隔离型外置方案。
输入电压范围：AC90V~264V
输出电压：恒压12V
输出电流：恒流1A
效率：大于75%
输出纹波及噪声：小于130mVp-p
具有短路保护,过流保。
方案3 基于PT4107的电源设计
PT4107是一款高压降压式PWM LED驱动控制器，通过外部电阻和内部的齐纳二极管，可
以将经过整流的110V或220V交流电压箝位于20V。当Vin上的电压超过欠压闭锁阈值18V后，芯片开始工作，按照峰值电流控制的模式来驱动外部的MOSFET。在外部MOSFET 的源端和地之间接有电流采样电阻，该电阻上的电压直接传递到PT4107芯片的CS端。当CS端电压超过内部的电流采样阈值电压后，GATE端的驱动信号终止，外部MOSFET关断。阈值电压可以由内部设定，或者通过在LD端施加电压来控制。如果要求软启动，可以在LD端并联电容，以得到需要的电压上升速度，并和LED电流上升速度相一致。
PT4107的主要技术特点：从18V到450V的宽电压输入范围，恒流输出；采用频率抖动减少电磁干扰，利用随机源来调制振荡频率，这样可以扩展音频能量谱，扩展后的能量谱可以有效减小带内电磁干扰，降低系统级设计难度；可用线性及PWM调光，支持上百个0.06W LED的驱动应用，工作频率25kHz-300kHz，可通过外部电阻来设定。
方案4 基于SM8013的电源设计
SM8013恒流驱动IC为85~265V交流电全电压输入范围，可驱动高功率LED，具多重保护机制的LED照明控制IC，用于LED日光灯管，LED省电灯泡，LED吸顶灯，LED球泡灯等应用。为快速成长的全球照明用LED驱动市场需求提供简单高效率的解决方案。已经被韩国
与中国大陆的灯具厂广泛地使用在LED日光灯管，LED球泡灯等应用,并通过多项国际认证机构之认证。
SM8013采用非隔离型高端降压式控制架构，以固定操作频率来降低干扰。广鹏科技创新专利的辅助电源及负载故障保护技术，除了提高整体效率，降低IC本体温度以外，更提供输出过电压保护，输出短路保护等多重保护机制，可提高系统运作时的稳定性与安全性。
SM8013的最大可驱动电流由外部电晶体规格决定，实际LED驱动电流则由一电阻设定。30uA超低启动电流，可降低系统功率消耗提高效率。欠压锁定保护(UCLO)电路在多颗LED发生短路，或是输出级发生异常短路时，使IC停止工作，直至异常短路状态被排除，以避免IC温度升高，过热保护电路会在IC温度过高时，触发过热保护机制并关闭整个驱动电路以免烧毁，当温度下降后，会自动重新启动并输出电流。
2.2 方案选择
方案1 虽然比较简单经济，但它也存在局限性：其一，对于体积小的LED灯具产品很适用，然而对于功率大的，体积大的LED灯具不太适用了；其二，需要保证输入电压减去LE
D串总电压后所剩下的电压不超过恒流三极管输入-输出90V，这个要求限制了它适用的范围。
方案2 虽然没有什么明显的缺点，但相对于方案4 ，就略显下风。
目前非隔离方案因其效率高而占主流，而用PWM LED驱动控制器来做LED日光灯驱动电源的又占绝大多数。PT4107是一个典型的PWM LED驱动控制器，而方案3 是一个典型的LED大功率白光led电源方案，但它设计起来相对于方案4 较为繁琐和昂贵。
所以，在这里我们便采用了方案4 来设计LED日光灯电源。
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