LED驱动电源的设计本科毕业论文.docx

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LED驱动电源的设计本科毕业论文

摘要........................................................................................................................................3Abstract...........................................................................................................................................4

绪论................................................................................................................................................5矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。

1.1引言.........................................................................................................................5聞創沟燴鐺險爱氇谴净。

1.2电源的发展趋势....................................................................................................5残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。

1.3国内外研究现状....................................................................................................5酽锕极額閉镇桧猪訣锥。

1.4本文的研究内容....................................................................................................6彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。

1.5照明光源的发展与优缺点....................................................................................7謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。

1.6LED电源设计要求...............................................................................................8厦礴恳蹒骈時盡继價骚。

第2章开关电源的所具有制作..................................................................................................10茕桢广鳓鯡选块网羈泪。

2.1开关电源的基本原理...........................................................................................10鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。

2.2开关电源的几种拓扑结构...................................................................................11籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。

2.3本文数控电源的控制形式...................................................................................11預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。

2.4反激式开电源的工作原理...................................................................................12渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。

2.5反激式开关电源的设计..........................................................................................14铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。

2.5.1，确定设计要求..........................................................................................14擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。

2.5.2，IC的选择..................................................................................................14贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。

2.6，变压器的设计........................................................................................................15坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。

2.6.1，开关电源变压器的绕线方法...................................................................15蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。

2.6.2，磁饱和.......................................................................................................15買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。

2.6.3，变压器参数的计算...................................................................................16綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。

2.7本章小结.................................................................................................................21驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。

第3章第3章主控板的制作与系统软件设计.......................................................................21猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。

3.1主控板电路原理图模块.........................................................................................21锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。

3.2系统软件设计........................................................................................................24構氽頑黉碩饨荠龈话骛。

3.2.1主程序设计.................................................................................................25輒峄陽檉簖疖網儂號泶。

3.2.2A/D模块程序...............................................................................................26尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。

3.2.3PWM模块....................................................................................................26识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。

3.3本章小结.................................................................................................................26凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。

第4章第4章结果与讨论....................................................................................................27恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。

4.1开关电源原边电压波形图.....................................................................................27鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。

4.2开关管的占空比.....................................................................................................29硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。

4.3开关电源的效率.....................................................................................................30阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。

4.3.1漏感导致效率低..........................................................................................31氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。

4.3.2励磁电流导致.............................................................................................31釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。

4.3.3原件及磁芯的选取......................................................................................31怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。

4.4单片机的电压、温度采集与PWM控制..............................................................33谚辞調担鈧谄动禪泻類。

4.5作品实物图片..........................................................................................................33嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。

4.5.1开关电源实物作品图片.............................................................................34熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。

4.5.2单片机控制模块作品图片.........................................................................34鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。

4.6本章小结..................................................................................................................34纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。

参考文献......................................................................................................................................36颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。

致谢..............................................................................................................................................37濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。

摘要

与传统开关电源相比，数控电源具有智能功率管理功能，是未来智能电网终端应用的重要技术。

在开关电源中插入单片机控制环节是实现数控电源的一种方法，通过传感器和单片机的结合，可以实时捕获电源的当前工作状态信息，通过程序处理，输出PWM信号控制开关电源的占空比，使电源的工作状态适应环境变化的要求。

銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。

本文在传统反激式开关电源的基础上，采用STC12A60S2单片机对反激式开关电源的输出电流与LED灯温度的采集，输出相应的PWM信号对开关电源进行控制，使输出电流与温度达到平衡稳定的状态，并通过1602液晶显示当前的电流与温度值。

论文详细论述了反激式开关电源的工作原理，各功能模块的实现方法，关键元件－高频变压器的设计与制作，恒流输出原理，电流、温度采集的与单片机信号处理的方法，控制信号的接口等，并设计制作了实物模型，实验数据表明，本文所提的方法是一种简单、实用、有效的方法。

挤貼綬电麥结鈺贖哓类。

关键词：

数控电源；反激式开关电源；STC12A60S2；PWM

Abstract

Comparedwiththetraditionalswitchpowersupply,Numericalcontroliseasytorealizethepowersupplymoreintelligentmoreperfectpowermanagement,Someoftheinformationcanbepowerthroughthedisplaydevicedisplayapplicationisconvenientforus,Easyanddigitalsysteminterface,Throughtheprogramtocontrolpowerindifferentoccasionswithoutreplacementhardwarecircuitandmanyotheradvantages.赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。

Thispaperintraditionalflybacktypeofswitchpowersupplybasis,ThroughtheuseofSTC12A60S2singlechipflybacktypeofswitchpowersupplyoutputcurrentandLEDlightsinthecollectionoftemperature,ThroughtheSTC12A60S2producingcontrolledPWMsignaltotheswitchpower,The1602currentandliquidcrystaldisplaytemperature塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。

Thispapermakesastudyoftheflybacktypeofswitchpowerdesign,production,optimizationandsinglechipmicrocomputertoswitchpowersupplyvoltagesignalacquisitionandfeedbacktoswitchpowerthroughtheoutputpulseoccupiesduty-cycle（PWM）signalstocontroltheoutputpowerofcurrent,powersupplytomeetthenormalworkofLEDlightsofcontrol.裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺。

Keywords:

Numericalcontrolpowersource;Flybacktypeswitchpowersource;STC12A60S2;PWM仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁。

第1章绪论

1.1引言

能源、环保是我们当代所面临的两大问题，在使用能源上我们只有提高效率来降低能源的消耗。

电力能源是国家人民生活、科技发展的支柱。

国家能源局公布2011年全社会用电量累计达46928亿千瓦时。

开关电源技术的用运用通过采用高频变换器提高了电能的利用效率，是电力电子技术中一个重要领域。

绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。

开关电源被誉为高效、节能电源。

它具有效率高（可达70%～90%）、体积小（单位体积下的输出功率仅为线性稳压电源的1/4）、重量轻（单位质量下的输出功率约为线性电源的4倍）【1】。

目前，单片开关电源集成电路以其高集成度、高性价比、简单的外围电路获得广泛的应用。

骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。

开关电源有很多种拓扑结构，在应用过程中根据所用的地方采用最佳的方式！

开关电源现在正朝着高效节能，安全环保，短、小、轻、薄的方向发展。

智能电源以是电源的发展方向，智能数字电源适合于工业批量生产而得到了最广泛的应用。

传统的线性集成稳压电源，线性稳压电源其内部调整管与负载相串联其调整管工作在线性区而得名，其优点是稳压性能好，输出纹波小，电路简单，成本低但是效率一般在45%左右。

由于开关电源具有较高效率因此正被广泛的应用。

瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。

1.2电源的发展趋势

开关电源的总体发展趋势是提高IC芯片的频率，降低空载功耗，智能化数字电源及可编程开关电源将是开关电源发展的趋势。

鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。

1.3国内外研究现状

开关电源已有几十年的发展历史。

1955年发明的自激推挽式晶体管单变压器直流变换器，率先实现了高频转换的控制功能。

1957年发明的自激推挽式双变压器，1964年提出的无公平变压器式开关电源的设计方案，有力的推动来开关电源的技术的进步。

1977年脉宽调制（PWM）控制器件集成电路的问世，1994年单片开关电源的问世，为开关电源的推广和普及创造了条件。

于此同时开关电源的频率从20KHz提高到了几兆赫兹。

栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。

国内2008年中国开关电源市场总体销售额达到123.8亿元，销售额比同期增涨14.8％。

与传统采用工频变换技术的相控电源相比，采用大功率开关管的高频整流电源，在技术上是一次飞跃，它不但可以方便地得到不同的电压等级，更重要的是甩掉了体大笨重的工频变压器及滤波电感电容。

辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。

由于采用高频功率变换，使电源装置显著减小了体积和重量，而有可能和设备的主机体积相协调，并且使电性能得到进一步提高。

正因为如此，1994年我国原邮电部作出重大决策，要求通信领域推广使用开关电源以取代相控电源。

几年来的实践已经证明，这一决策是完全正确的。

峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺。

目前，国内开关电源的自主研发及生产厂家有300多家，形成规模的有十多家。

国产开关电源已经占据了相当大的市场，一些大公司如中兴通讯自主开发的电源系列产品获得广泛的认同，在电源市场竞争中颇具优势，并且少量的开关电源还出口。

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国外许多著名的IC厂家都在大力的开发低功耗的开关电源芯片。

如美国的PI公司开发的TOP系列的单片开关电源芯片。

荷兰Philips公司推出的TEA1520等系列的芯片等。

美国早在1992年就制定了能源之星（EnergyStar）计划，以降低开关电源的空载能耗。

则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷。

欧盟委员会最新公布第4版电源节能标准（COC），在2009年1月1日起执行。

规定要求在输出功率为0.3～50W普通电源的空载功耗不超过0.30W；50～250W普通电源空载时的功耗不超过0.50W。

新标准对0.3～8.0W的手机电源的空载功耗规定为在2009年1月1日～2010年12月30日手机电源的空载功耗不能超过0.25W；自2011年1月1日之后不能超过0.15W。

从上面我们可以看到在开关电源领域国内只有几家大公司掌握作核心技术。

开关电源的IC基本上是国外生产。

胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻。

1.4本文的研究内容

本文主要研究反激式开关电源与单片机控制的数控电源，反激式开关电源主要是用来给LED供电。

在采用DS18b20对LED灯温度的采集进行控制，当温度高于设定温度时由单片机给开关电源反馈信号来控制输出电流来降低温度。

当温度或电流超过设定值时由一个红色LED和蜂鸣器来报警。

用1602液晶来显示当前电流与LED灯当前的温度。

鳃躋峽祷紉诵帮废掃減。

在开关电源的制作过程中研究如何提高开关电源的效率、减少EMI干扰等。

1.5照明光源的发展及优缺点

按电光源的发光机理分类：

第一代光源：

电阻发光如白炽灯。

第二代光源：

电弧和气体发光如钠灯。

第三代光源：

荧光粉发光如荧光灯。

第四代光源：

固态芯片发光如LED.稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜。

第一代照明光源：

白炽灯

1879年,美国爱迪生发明了具有实用价值的碳丝白炽灯,使人类从漫长的火光照明时代进入电气照明时代。

也宣告了第一代光源-白炽灯的诞生。

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优缺点：

白炽灯显色指数比较高，成本相对比较的低，使用安全，设备的维护费用比较的低及无污染，因此被大量的采用。

但是大部分白炽灯会把消耗能量中的90%转化成无用的热能，只少于10%的能量会成为光，在白炽灯发出的光中还包含红外、紫外等不可见光，因此它的发光效率低，能耗大，寿命短为其缺点。

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第二代照明光源：

荧光灯

20世纪30年代，荷兰科学家开发出第一支荧光灯，其具有发光效率高，寿命长，光色好等优点，使得其在家居、办公、商业照明灯领域逐渐取代白炽灯成为使用最广泛。

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优缺点：

荧光灯的优点是发光效率要比白炽灯高得多，在使用寿命方面也优于白炽灯；缺点是荧光灯在灯管中有汞，在使用后没有很好的回收机制导致污染水资源，特别是它的频闪效应，容易使人眼产生错觉，应采取措施消除频闪效应。

另外，荧光灯需要启辉器和镇流器，使用比较复杂。

懨俠劑鈍触乐鹇烬觶騮。

第三代照明光源：

金属卤化灯

20世纪40-60年代，科学家发现提高气体放电的工作压力表现出的优异特性，又不断地开发出高压汞灯，高压钠灯，金属卤化物灯等高强度气体放电灯,使得其在大面积泛光照明、室外照明、道路照明及商业照明等领域得到广泛应用。

其中较有代表的为金卤灯、钠灯。

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优缺点：

金属卤化灯它综合了汞灯、荧光灯及白炽灯的优点，具有光效高、节能、显色性好、寿命长的优点。

缺点：

对原材料要求苛刻，工艺复杂，尺寸和精度要求高，技术设计有难点等。

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第四代照明光源：

LED

20世纪60年代，科学家开发出第一个实用可见光LED，随后又相继开发出各种单色光LED。

近年来，LED光效不断提升，并突破单一颜色的局限性，向白色光照明迈进。

LED（Light-Emitting-Diode中文意思为发光二极管）它改变了白炽灯钨丝发