重庆大学本科学生毕业设计（论文）LED驱动电源设计专 业：电气工程与自动化重庆大学电气工程学院二O一一年六月Graduation Design(Thesis) of Chongqing UniversityDesign of Driver Power for LEDUndergraduate: Zhou HaoSupervisor: Prof. Tang ZhideMajor: Electric Engineering & AutomationSchool of Electric EngineeringChongqing UniversityJune 2011重庆大学本科学生毕业设计（论文） 中文摘要摘 要该文针对LED驱动电源的设计需要，先简述了LED及其驱动电源的基本情况，包括BUCK电路及其控制电路的工作原理、稳定性分析等。然后以UC3843电流控制芯片和BUCK电路为基础，设计出了一款车用LED驱动电源，并通过仿真实验，对电路进行了检验。文中详细介绍了UC4843的使用方法、该驱动电源的设计步骤以及具体参数计算。这款驱动电路工作在12V直流电压下，以BUCK电路为主电路，采用峰值电流控制模式，按照PWM调制方法，对两颗串联的LED进行供电，实现了恒流输出、欠压保护、过载保护、空载保护、斜坡补偿等功能，并且在仿真实验中均体现出了各部分的作用。这款LED驱动电源工作稳定，抗干扰能力强，输入范围广，输出电流平稳；通过简单改变供电方式，此电路还能用于不同领域。另外该文还对仿真实验结果进行了较为详细的分析，对补偿斜坡尾部上翘、电流采样电阻的至畸作用进行了讨论。关键词：驱动电源，峰值电流控制，PWM， LED，UC3843II重庆大学本科学生毕业设计（论文） ABSTRACTABSTRACTThis article for the purpose of the design needs of LED driver power, firstly summarizing briefly the basic information of LED and its driver power, including BUCK circuit as well as its working principles of control circuit, the stability analysis etc. Then based on the UC3843 electric current control-chip and BUCK circuit, a vehicle LED driver power has been designed, and its electric circuit has been tested through the simulation experiments. This article describes the usages of the UC4843, the design process of the driver circuit and the specific parameter calculation in detail. This driver power works at 12V DC voltage, with BUCK circuit as the main circuit, adopting the control mode of peak current, in accordance with the PWM modulation method, providing power to two series connections of LED, bringing about the functions of under-voltage protection, overload protection, idle-load protection, slope compensation, and reflecting their respective functions in the simulation experiments. This LED driver power works stably, with strong anti-interference ability, wide input range; stable output current; by changing the way of power supply, the circuit can also be used in different fields. In addition, this article also carried on a more detailed analysis of the simulation experiment results, and carried out the discussion of abnormal functions about the upturned slope compensation and disruption of the current sampling. Key words：Driver power，Peak current mode control，PWM，LED，UC3843重庆大学本科学生毕业设计（论文） 目录目 录中文摘要ABSTRACT1绪论1 1.1 电光源1 1.2 大功率LED简介2 1.2.1 大功率LED发光原理2 1.2.2 大功率LED的特性3 1.3 LED驱动电源研究现状6 1.3.1 LED驱动电源的分类6 1.3.2 LED及其驱动电源的市场72 降压性开关电源9 2.1 开关电源的特性9 2.2 BUCK电路原理分析10 2.2.1 BUCK电路基本原理10 2.2.2 BUCK连续导通模式113 控制电路17 3.1 开关电源的调制方式17 3.2 开关电源的控制模式19 3.3 峰值电流控制模式的稳定性分析22 3.3.1 不稳定性的产生22 3.3.2 斜坡补偿技术244 UC3843高性能电流模式控制器26 4.1 UC3843的主要特性26 4.2 UC3843的工作原理27 4.3 UC3843的引脚及其功能28 4.4 UC3843的内部结构29 4.5 UC3843的各模块具体特性325 基于UC3843的LED驱动电源设计35 5.1 电路结构35 5.1.1 主电路35 5.2.2 控制电路36 5.2 器件选择37 5.3 参数计算38 5.4 最终电路426 仿真实验43 6.1 正常状态运行43 6.2 斜坡补偿的效果检验45 6.3 电源波动对电路的影响46 6.4 电流取样点的选择对电路的影响48 7 结论50致谢51参考文献52重庆大学本科学生毕业设计（论文） 1 绪论1 绪论1.1 电光源灯具作为人们日常生活中接触最多电气类产品，是现代化社会不可或缺的一部分。这些产品都经历了数十年乃至上百年的不断创新与改进，已经拥有了相当成熟的市场空间及运用领域；这些灯具主要分为白炽灯、气体放电灯、以及一些非常规灯具，其原理相去甚远，性能也各有不同。（1）白炽灯：从十九世纪开始，人们就开始试着制造电光源，当时是利用电流加热真空中灯丝来达到照明效果。直到1879年，美国发明家爱迪生制成了以碳化纤维作为灯丝的白炽灯，使得电光源能走进平常人家。后来贾斯脱又试着用钨丝作为灯丝制成白炽灯。之后不久，朗缪尔发明螺旋钨丝，并在灯泡内充入氮气，减缓了钨丝的蒸发。在此后的发展中，为使灯丝和气体的接触面尽量减小，人们将钨丝从单螺旋发展成双螺旋，发光效率大大提高，这就是今天我们所见到的白炽灯。80年代，普通白炽灯已经能高速生产并被大面积使用。白炽灯是利用热辐射发出可见光的电光源。尽管白炽灯发光效率很低，但价格便宜，是产量最大、应用最广泛的电光源。（2）气体放电灯：是由气体、金属蒸汽混合放电而发光的灯。通过气体放电的方式，将电能转换为光能。气体放电有多种形式，利用较广的是辉光放电和弧光放电：辉光放电常用于霓虹灯；弧光放电因可以产生很强的光输出，故照明光源大多采用弧光放电。常见的照明用气体放电灯有荧光灯、高压汞灯、钠灯和金属卤化物灯等。按照工作电压不同，气体放电灯可分为低气压放电灯和高压气体放电灯，低气压放电灯包括低压钠灯、荧光灯（日光灯）、无极灯等。高压气体放电灯包括高压钠灯、高压汞灯、金属卤化物灯等，其中荧光灯是目前室内照明应用最普及的气体放电光源。荧光灯在发光效率和使用寿命方面都明显优于白炽灯，是一种较为优秀的电光源。高强度气体放电灯是由管壁高温而建立发光电弧，如高压汞灯、金属卤化物灯、高压钠灯等。(3)半导体照明1：LED（Lighting Emitting Diode）即发光二极管，是一种半导体固体发光器件。它将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的能量而引起光子发射，直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。LED被称为绿色光源，具有节能、寿命长、体积小、环保等优点，可以广泛应用于各种背光源、显示、照明、指示、装饰和城市夜景等领域。人们通常说的半导体照明一般是指用LED作为光源的照明，从广义上讲还应该包括LD（激光二极管）作为光源的照明，LD可以用于舞台灯光，大型室外集会、庆典、娱乐和远距离照明等。1.2 大功率LED简介1.2.1 大功率LED发光原理LED发光二极管，是一种固态的半导体器件，是由-族化合物，如磷化镓、砷化镓、磷砷化镓等半导体制成的。LED的核心是一个半导体的晶片，晶片的一端固定在引脚上作为负极使用，另一端引出作为正极，晶片的本质是一个PN结，用环氧树脂将整个晶片封装。所以LED具有的伏安特性与普通二极管相似，在管脚两端施加正向电压时,LED处于导通状态，在两管脚之间施加反向电压时，LED处于截止状态，而过高的反向电压作用于LED上时，可能导致PN结被击穿。与普通LED不同的是，它还能将电能转换为光能。当PN结两端加上正向电压时，空穴由P区注入N区，相反自由电子则由N区注入P区。进入对方区域的少数载流子与对方区域的多数载流子相结合，导致能量以光和热两种形式释放，如图1-1所示。LED早在20世纪60年代初就已经被成功制造并推向市场，因为LED的激励响应时间短、有效寿命长、功耗低，常被用在小指示器光源和字母数字显示器等领域中。但由于制造技术的限制，使其发光亮度小，且只有红色一种颜色，所以在照明领域难以