论文总字数：12689字

摘 要

：LED作为新型光源取代传统照明设备已成为趋势，LED具有高效、节能环保、寿命长等优点，但是目前的LED路灯恒流驱动电源存在输出功率低、转换效率差、功率因数不高、输出特性不稳定等问题，严重影响了LED路灯的推广使用。本文在对反激式开关电源的拓扑结构及其工作原理分析的基础之上设计了反激式开关电源的主体电路，功率因数校正电路和反馈电路，根据电磁学理论对变压器进行优化设计，从而提高了驱动电源的性能，最后设计出一种通用的恒流源驱动开关电源，该电源选择采用高频隔离变压器和运算放大器构成的反馈系统，既保证较高的功率因数,改善电网影响,又保证高效率,控制简单,可靠实用,具有一定的应用价值。

关键词：恒流驱动电源， LED，反激式变换器，功率因数校正

Abstract: As a new substitute for traditional lighting fixture, LED is characterized with high efficiency, energy saving and durability. However, the crosscurrent driving power of LED street light faces problems of low output power, poor conversion efficiency, lower power factor and instability in output, seriously affecting the spread use of LED street light. Based on analysis of topology of flyback switching power supply and its working principle, the main circuit flyback switching power supply, power factor correction circuit and feedback circuit are designed in this thesis. According to electromagnetic theory, the design of transformer is optimized, thereby improving the performance of the driving power. At last, a switching power supply driven by universal constant current source is designed. This power supply adopts high-frequency isolation transformer and feedback system consisting of an operational amplifier, ensuring high power factor, improving grid impact, and guarantying high efficiency, reliability and practicality, giving it a certain application value.

Keywords：constant current drive power，LED，flyback converter，power factor correction

目 录

1 绪论 5

1.1课题背景 5

1.2国内外发展现状 5

1.3存在的问题 5

1.4本课题的主要工作 6

2 开关电源基本原理与LED伏安特性 6

2.1 DC/DC变换器拓扑结构 6

2.1.1降压式变换器 6

2.1.2升压式变换器 7

2.1.3升降压式变换器 7

2.1.4正激式变换器 8

2.1.5反激式变换器 8

2.2 LED的伏安特性 11

3开关电源各模块设计 11

3.1电源控制芯片 12

3.1.1电源控制芯片选择 12

3.2 EMI滤波器设计 13

3.3功率因数校正技术 13

3.3.1无源功率因数校正技术 14

3.3.2 有源功率因数校正技术 14

3.4反馈电路的设计 14

3.4.1恒流反馈控制电路设计 14

3.4.2限压保护电路设计 15

4变压器的优化设计 15

4.1变压器绕组极性 16

4.1.2反激式变换器中变压器功能及其占空比 16

4.1.3 反激式变换器等效的buck-boost模型 17

4.1.4反激式变压器参数计算 18

4.2反激式开关电源的优缺点及其优化 20

5实验结果 23

5.1实物图 24

结论 25

参考文献 26

致谢 27

1 绪论

1.1课题背景

二十一世纪是信息化的时代，信息技术的飞速发展使得越来越多的人依赖于电子产品，而这些电子产品都离不开电源。开关电源相对于线性电源具有效率高、体积小、重量轻等优点，特别是在高频开关电源，它的重量更轻、体积更小、效率更高、更可靠，从而使得高频开关电源得到了最广泛的应用。开关电源主要由功率级和控制级两部分组成，功率级的主要任务是根据不同的应用场合和要求，选择不同的拓扑结构，而控制级的主要任务是根据电路电信号选择合适的控制方式。

开关电源的意义在于提高变换效率，降低能耗，改善环境。由于开关电源在电信部门中被大量使用，从而推动了开关电源在其它领域中的发展。值得注意的是，近年来国家投资4000亿元专门用于城市和农村的电力供应，提高输电、配电和供电质量，从而使开关电源逐渐取代传统的相控电源。目前，国内自主研发的开关电源制造商以有几百家之多，国产开关电源慢慢地得到了市场的认可，并开始有少量出口。

1.2国内外发展现状

经过半个世纪的发展，开关电源逐步取代了相控稳压电源，并且在电子设备中得到了广泛的应用。开关电源随着集成电路的发展逐渐趋于小型化和模块化。从90年代开始，集成开关电源的发展方向大致有两种趋势。第一种趋势是实现对开关电源控制的集成化。第二种趋势是实现中、小功率开关电源单片集成化，由于单片开关电源具有强大的生命力，所以受到了国内外广泛的关注。它的特点是集成度高、性价比高、外围电路简单，因此，大多数开发商将它作为开发开关电源的首选集成电路。

与国外相比，我国开关电源技术的发展时间晚于国外，技术水平还不能和国外相比，相比之下较为落后。目前国外品牌占据了国内绝大多数的市场。然而，随着技术的进步和生产规模的扩大，国产产品的市场占有率得到了很大的提升。

开关电源代表了稳压电源的发展方向，已经成为开关电源市场上的主要产品。在开关电源的设计中使用了高频变压器和控制集成电路的开关电源具有效率高、输出稳定、可靠性高的特点，这种设计是今后开关电源的主流发展趋势。

1.3存在的问题

目前LED路灯恒流驱动电源存在输出功率低、转换效率差、功率因数不高、输出特性不稳定等问题。

1.4本课题的主要工作

本文在开关电源的基本原理和开关电源变压器参数研究的基础上，主要进行以下工作：

1、对反激式开关电源的拓扑结构以及它的工作原理进行分析，对反激式开关电源的主体电路、功率因数校正电路和反馈电路进行设计。

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