长寿命恒流LED驱动电路设计
导体固体照明光源发光二极管（Light Emitting Diode，简称LED）照明是发展低碳经济而使用的节能环保型绿色光源，以其高效、节能、环保、长寿命、可靠性高等特点得到了广泛应用，也是取代传统白炽灯和荧光灯的最佳选择。LED照明的关键技术之一是其驱动电源的开发设计，因此，设计开发相应的驱动电源具有重要意义。 HM000057
本文主要研究设计了3W照明白光LED串联的恒流型驱动电源电路，设计目标是为照明白光LED提供稳定330mA驱动电流。设计采用Link Switch-TN系列产品LNK306高效离线式开关IC作为开关构成直流降压式拓扑结构，配合外围整流滤波电路、反馈电路等完成驱动电源电路。该电源在85～265V通用交流输入电压范围内可达到高效率指标，可用220V交流市电直接供电，具有热关断及过电流保护功能。具有恒流（CC）输出特性，驱动电流不受LED正向压降的影响。
【关键词】LED照明；LED驱动电源；LNK306；直流降压；85～265V通用交流输入
1.1 引言
现如今，节能已成为当下最热门的话题之一，在全球能源短缺忧虑再度升高的今天，节约能源将成为我们未来要面临的重要问题。在照明领域，LED（Light Emitting Diode）发光产品的应用正吸引着人们的目光。
所谓LED照明，即发光二极管照明，是一种半导体固体器件，利用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合放出过剩能量而引起光子发射直接发光。
LED作为一种新型的绿色光源产品，具有高效、节能、环保、寿命长、可靠性高等特点，必然是未来的发展方向，是取代传统白炽灯和荧光灯的最佳选择，二十一世纪将进入以LED为代表的新型光源时代。与传统白炽灯相比，LED最大的发展动力就是节能环保的优点，但由于其成本过高，价格远高于传统灯具，要广泛推广，还需要进一步提高性能和降低成本。
LED驱动电源是专门为LED供电的电源设备，是LED灯具、LED背光灯、LED显示器和LED显示屏的重要组成部分。LED作为一种新型光源，具有与传统光源不同的特性，LED驱动电源的则是LED产业链发展的保障。LED驱动电源的品质更是直接制约了LED产品的可靠性，因此，在LED产业链逐步完善的今天，LED驱动电源技术的成熟也至关重要。
1.2 LED驱动电源
1.2.1 LED驱动电源简介 查看完整请+Q:351916072获取
LED的发光原理是当LED两端加上正向电压时，半导体中的少数载流子和多数载流子发生复合，放出过剩能量，从而引起光子的发射。电源是影响LED光源可靠性和适应性的一个重要因素，必须作重点考虑。目前我国的市电是220V的交流电，而LED光源是半导体光源，通常用直流低电压供电，这就要求在这些灯具中或外部设置AC-DC转换电路，以适应LED电流驱动的特征。
通常情况下，LED驱动电源的输入包括高压工频交流（即市电）输入、低压直流输入、高压直流输入、低压高频交流（如电子变压器的输出）输入等。而LED驱动电源的输出则大多数为可随LED正向压降值变化而改变电压的恒定电流源。
对LED驱动电源的基本要求是高可靠性、高功率、高功率因数、保护功能完善、使用寿命与LED寿命相适配、符合安全规范和电磁兼容要求，户外使用的LED驱动电源还应具备防水、防潮、抗晒等防护功能。
随着LED的应用日益广泛，LED驱动电源的地位将越来越突出，其性能也将越来越适合LED的要求。
1.2.2 LED驱动电源的分类
按照不同的分类标准对LED驱动电源分类可以有许多种不同的分类方法，如按照驱动方式可以将LED驱动电源分为恒流式和恒压式；按照驱动电源的安装位置可以分为外置电源和内置电源。这里主要介绍按电路结构的分类方法。
按照LED驱动电源内部电路结构可将其分为以下几类：
（1）电容降压方式。
主要特点是：利用电容降压；在闪动使用时，由于电容充放电的作用，通过LED的瞬间电流极大，容易损坏；易受电网电压波动的影响，电源效率低、可靠性低。
（2）电阻降压方式。
主要特点是：通过电阻降压；受电网电压变化的干扰较大，不容易做成稳压电源；由于降压电阻要消耗很大部分的能量，致使这种供电方式电源效率很低，系统的可靠性也较低。
（3）常规变压器降压方式。
主要特点是：电源体积大、重量偏重、电源效率也很低，一般只有45%～60%；可靠性也不高，一般很少使用。
（4）电子变压器降压方式。
主要特点是：电源效率较低；电压范围也不宽，一般为180～240V；波纹干扰较大。
（5）RCC降压方式开关电源。
主要特点是：稳压范围比较宽、电源效率比较高，一般可以做到70%～80%，应用也比较广泛；由于这种控制方式的振荡频率是不连续，开关频率不容易控制；负载电压波纹系数比较大，异常负载适应性差。
（6）PWM控制方式开关电源。 查看完整请+Q:351916072获取
主要特点：主要由四部分组成，输入整流滤波部分、输出整流滤波部分、PWM稳压控制部分、开关能量转换部分；PWM开关稳压的基本工作原理就是在输入电压、内部参数及外接负载变化的情况下，控制电路通过被控制信号与基准信号的差值进行闭环反馈，调节主电路开关器件导通的脉冲宽度，使得开关电源的输出电压或电流稳定（即相应稳压电源或恒流电源）；电源效率极高，一般可以做到80%～90%，输出电压、电流稳定；一般这种电路都有完善的保护措施，属高可靠性电源。
摘要I
ABSTRACTII
第一章 绪论1
1.1 引言1
1.2 LED驱动电源1
1.2.1 LED驱动电源简介1
1.2.2 LED驱动电源分类2
1.3 选题的背景与意义3
1.3.1 LED驱动电源目前存在的不足及原因3
1.3.2 LED驱动电源面临的挑战4
1.3.3 LED驱动电源的发展趋势4
1.3.4 LED驱动电源设计6
第二章 设计方案选择7
2.1 设计要求7
2.1.1 课题理解7
2.1.2 设计目标8
2.2 驱动方式8
2.2.1 恒压驱动和恒流驱动8
2.2.2 串联LED驱动与并联LED驱动10
2.2.3 LED驱动电源的两种工作模式11
2.3 本章小结12
第三章 LED驱动电源设计13
3.1 驱动芯片13
3.1.1 驱动芯片的选择13
3.1.2 LNK30614
3.1.3 使用LNK306芯片的优势16
3.2 拓扑结构16
3.2.1 拓扑结构的选择16
3.2.2 直流降压式（Buck）变换器的拓扑结构17
3.3 完整电路设计19
3.3.1 输入整流滤波电路19
3.3.2 输出电路设计21
3.3.3 反馈电路设计22
3.3.4 整体电路24
3.4 本章小结25
第四章 硬件电路制作26
4.1 PCB布局布线26
4.2 主要元器件选择27
4.3 主要参数测量29
4.4 设计特色30
4.4.1 主要参数30
4.4.2 设计特色31
4.5 问题与改进32
4.5.1 关于硬件电路制作32
4.5.2 调试中遇到的问题33
4.6 本章小结33
论文总结35
心得体会36
致谢37
参考文献38
附录39 查看完整请+Q:351916072获取
本文主要研究设计了3W照明白光LED串联的恒流型驱动电源电路，设计目标是为照明白光LED提供稳定330mA驱动电流。设计采用Link Switch-TN系列产品LNK306高效离线式开关IC作为开关构成直流降压式拓扑结构，配合外围整流滤波电路、反馈电路等完成驱动电源电路。该电源在85～265V通用交流输入电压范围内可达到高效率指标，可用220V交流市电直接供电，具有热关断及过电流保护功能。具有恒流（CC）输出特性，驱动电流不受LED正向压降的影响。
【关键词】LED照明；LED驱动电源；LNK306；直流降压；85～265V通用交流输入
1.1 引言
现如今，节能已成为当下最热门的话题之一，在全球能源短缺忧虑再度升高的今天，节约能源将成为我们未来要面临的重要问题。在照明领域，LED（Light Emitting Diode）发光产品的应用正吸引着人们的目光。
所谓LED照明，即发光二极管照明，是一种半导体固体器件，利用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合放出过剩能量而引起光子发射直接发光。
LED作为一种新型的绿色光源产品，具有高效、节能、环保、寿命长、可靠性高等特点，必然是未来的发展方向，是取代传统白炽灯和荧光灯的最佳选择，二十一世纪将进入以LED为代表的新型光源时代。与传统白炽灯相比，LED最大的发展动力就是节能环保的优点，但由于其成本过高，价格远高于传统灯具，要广泛推广，还需要进一步提高性能和降低成本。
LED驱动电源是专门为LED供电的电源设备，是LED灯具、LED背光灯、LED显示器和LED显示屏的重要组成部分。LED作为一种新型光源，具有与传统光源不同的特性，LED驱动电源的则是LED产业链发展的保障。LED驱动电源的品质更是直接制约了LED产品的可靠性，因此，在LED产业链逐步完善的今天，LED驱动电源技术的成熟也至关重要。
1.2 LED驱动电源
1.2.1 LED驱动电源简介 查看完整请+Q:351916072获取
LED的发光原理是当LED两端加上正向电压时，半导体中的少数载流子和多数载流子发生复合，放出过剩能量，从而引起光子的发射。电源是影响LED光源可靠性和适应性的一个重要因素，必须作重点考虑。目前我国的市电是220V的交流电，而LED光源是半导体光源，通常用直流低电压供电，这就要求在这些灯具中或外部设置AC-DC转换电路，以适应LED电流驱动的特征。
通常情况下，LED驱动电源的输入包括高压工频交流（即市电）输入、低压直流输入、高压直流输入、低压高频交流（如电子变压器的输出）输入等。而LED驱动电源的输出则大多数为可随LED正向压降值变化而改变电压的恒定电流源。
对LED驱动电源的基本要求是高可靠性、高功率、高功率因数、保护功能完善、使用寿命与LED寿命相适配、符合安全规范和电磁兼容要求，户外使用的LED驱动电源还应具备防水、防潮、抗晒等防护功能。
随着LED的应用日益广泛，LED驱动电源的地位将越来越突出，其性能也将越来越适合LED的要求。
1.2.2 LED驱动电源的分类
按照不同的分类标准对LED驱动电源分类可以有许多种不同的分类方法，如按照驱动方式可以将LED驱动电源分为恒流式和恒压式；按照驱动电源的安装位置可以分为外置电源和内置电源。这里主要介绍按电路结构的分类方法。
按照LED驱动电源内部电路结构可将其分为以下几类：
（1）电容降压方式。
主要特点是：利用电容降压；在闪动使用时，由于电容充放电的作用，通过LED的瞬间电流极大，容易损坏；易受电网电压波动的影响，电源效率低、可靠性低。
（2）电阻降压方式。
主要特点是：通过电阻降压；受电网电压变化的干扰较大，不容易做成稳压电源；由于降压电阻要消耗很大部分的能量，致使这种供电方式电源效率很低，系统的可靠性也较低。
（3）常规变压器降压方式。
主要特点是：电源体积大、重量偏重、电源效率也很低，一般只有45%～60%；可靠性也不高，一般很少使用。
（4）电子变压器降压方式。
主要特点是：电源效率较低；电压范围也不宽，一般为180～240V；波纹干扰较大。
（5）RCC降压方式开关电源。
主要特点是：稳压范围比较宽、电源效率比较高，一般可以做到70%～80%，应用也比较广泛；由于这种控制方式的振荡频率是不连续，开关频率不容易控制；负载电压波纹系数比较大，异常负载适应性差。
（6）PWM控制方式开关电源。 查看完整请+Q:351916072获取
主要特点：主要由四部分组成，输入整流滤波部分、输出整流滤波部分、PWM稳压控制部分、开关能量转换部分；PWM开关稳压的基本工作原理就是在输入电压、内部参数及外接负载变化的情况下，控制电路通过被控制信号与基准信号的差值进行闭环反馈，调节主电路开关器件导通的脉冲宽度，使得开关电源的输出电压或电流稳定（即相应稳压电源或恒流电源）；电源效率极高，一般可以做到80%～90%，输出电压、电流稳定；一般这种电路都有完善的保护措施，属高可靠性电源。
摘要I
ABSTRACTII
第一章 绪论1
1.1 引言1
1.2 LED驱动电源1
1.2.1 LED驱动电源简介1
1.2.2 LED驱动电源分类2
1.3 选题的背景与意义3
1.3.1 LED驱动电源目前存在的不足及原因3
1.3.2 LED驱动电源面临的挑战4
1.3.3 LED驱动电源的发展趋势4
1.3.4 LED驱动电源设计6
第二章 设计方案选择7
2.1 设计要求7
2.1.1 课题理解7
2.1.2 设计目标8
2.2 驱动方式8
2.2.1 恒压驱动和恒流驱动8
2.2.2 串联LED驱动与并联LED驱动10
2.2.3 LED驱动电源的两种工作模式11
2.3 本章小结12
第三章 LED驱动电源设计13
3.1 驱动芯片13
3.1.1 驱动芯片的选择13
3.1.2 LNK30614
3.1.3 使用LNK306芯片的优势16
3.2 拓扑结构16
3.2.1 拓扑结构的选择16
3.2.2 直流降压式（Buck）变换器的拓扑结构17
3.3 完整电路设计19
3.3.1 输入整流滤波电路19
3.3.2 输出电路设计21
3.3.3 反馈电路设计22
3.3.4 整体电路24
3.4 本章小结25
第四章 硬件电路制作26
4.1 PCB布局布线26
4.2 主要元器件选择27
4.3 主要参数测量29
4.4 设计特色30
4.4.1 主要参数30
4.4.2 设计特色31
4.5 问题与改进32
4.5.1 关于硬件电路制作32
4.5.2 调试中遇到的问题33
4.6 本章小结33
论文总结35
心得体会36
致谢37
参考文献38
附录39 查看完整请+Q:351916072获取
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