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研究生:林士勛
研究生(外文):Shih-Shiun Lin
論文名稱:閉迴路降昇壓式轉換器發光二極體驅動電路之設計
論文名稱(外文):Design of Closed-Loop Buck-Boost Converter for LED Driver Circuit
指導教授:黃啟貞
指導教授(外文):Chi-Jen Huang
學位類別:碩士
校院名稱:崑山科技大學
系所名稱:電機工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2010
畢業學年度:98
語文別:中文
論文頁數:73
中文關鍵詞:發光二極體降昇壓閉迴路功率因數穩壓控制器
外文關鍵詞:Light Emitting DiodeBuck-BoostClosed-LoopPower FactorStabilizer
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近來因地球暖化現象加劇,各國紛紛提出節能減碳政策,積極尋求潔淨能源,其中LED在照明設備中,具有省電、環保、耐用等優點的設備之ㄧ。目前LED產品與一般照明設備價格仍偏高,本論文提出簡單之電路以驅動LED照明,使其相關產品價格降低,近而取代傳統之照明器具。
本論文主要探討具有昇壓與降壓功能的降昇壓轉換器,選用LED規格之順向偏壓為3.1~4.3V、順向電流為0.7A。而電路所驅動LED為12顆串聯之3W白光LED,單一LED額定電壓為4V,電流為0.6A,以交流電110V經橋氏整流後,再輸入直流電至驅動LED之電路,然後操作於降昇壓之連續電流模式並以Isspice輔助軟體模擬出結果並比較。
因LED使用時,只有15%~25%電能轉換成光能,且內阻會隨著溫度而改變,故以閉迴路電壓系統控制模式驅動LED。本論文首先完成驅動電路與降昇壓電路架構及工作模式,以狀態空間平均法導出穩壓控制器之轉移函數所需最短穩壓時間,並利用MATLAB加以模擬,達到控制器穩態要求。最後,由實驗結果證明可得知LED整體照明系統之功率因數為1。而設計之控制器能確實將輸出電壓控制於48V。



In recent years, since the phenomenon of accelerated global warming, the countries have proposed carbon reduction policies and actively seek clean energy. LED lighting devices which to be with saving energy, environmental protection, durable one of the advantages of the device. At present, the prices of general LED lighting products are still expensive. To instead of the conventional lighting apparatus, a simple driver circuit of the LED lighting proposed in this thesis to reduce the price of related products.
In this thesis, the driver with Buck-Boost converter would be study. The specifications of LED used which the voltage and current ratings is 3.1~4.3V and 0.7A. The proposed circuit would drive the 3W of 12 series white light LED. The voltage operated in 4V and 0.6A for each LED, to AC 110V rectified by the bridge, then enter the direct current to drive LED of the circuit, And it would be operated with continue mode of Buck-Boost. these results simulated by the Isspice software to be compared.
Because of the LED use, only 15% to 25% energy converted into light, various resistance by the temperature, the closed-loop controller of voltage would be used in the circuit proposed. The circuit scheme and operation mode would be done first in this thesis. To make use of the state-space averaging method to export the shortest time required of the stabilizer, and be simulated by the MATLAB required to achieve steady-state controller. Finally, The results showof the LED lighting fixture can achieve a high power factor 1. it is feasible from the experimental results, and is available at the output voltage controlled 48V.


目錄
摘要 I
Abstract III
致謝 V
目錄 VI
表目錄 IX
圖目錄 X
第一章 緒論 1
1.1研究背景與動機 1
1.2 研究目的 2
1.3本論文內容架構 3
第二章 發光二極體介紹 5
2.1 LED發光原理 6
2.2 LED種類 8
2.3 LED的缺點 9
第三章 功率因數校正 10
3.1功率因數簡介 10
3.2 線性負載與非線性負載之功率因數 11
3.3 功率因數校正電路之種類 16
3.3.1 被動式功因校正電路 16
3.3.2 主動式功因校正電路 18
第四章 轉換器介紹 25
4.1 簡介 25
4.2 線性式轉換器與切換式轉換器比較 25
4.3直流對直流轉換器 28
4.3.1 SEPIC與Zeta轉換器 28
4.3.2昇壓式轉換器與降壓式轉換器 29
4.3.3降昇壓式轉換器 30
4.4 降昇壓之動作原理 30
4.4.1 開關導通模式 31
4.4.2 開關截止模式 32
第五章 電路製作與實測波形 35
5.1整流器 35
5.2 驅動電路之IC 36
5.2.1 電壓控制模式 37
5.2.2 電流控制模式 37
5.3 電路相關元件介紹 38
5.4 元件選擇 40
5.4.1 IC選擇 40
5.4.2 電晶體開關與蕭特基二極體 43
5.4.3 儲能元件電感與電容 43
5.4.4 高功率發光二極體 44
5.5 RCD緩震電路 45
5.6 實驗電路參數 46
5.7 實驗結果與模擬 47
第六章 降昇壓轉換器閉迴路控制系統模擬 55
6.1 狀態空間平均法State-Space Averaging 55
6.2 穩態控制器設計與實做 68
6.3閉迴路系統之驗證 63
6.3.1 輸入端電源變動之驗證 64
6.3.2 輸出端負載變化之驗證 65
6.3.3 電路實拍圖 66
第七章 結論與未來研究方向 67
7.1結論 67
7.2未來研究方向 67
參考文獻 69


參考文獻
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