臺灣博碩士論文加值系統

由於LED具有低耗能及長壽命之特性，已逐漸取代傳統照明光源。為了提升LED照明模組之整體性能，本文以單級返馳式轉換器(Flyback Converter)作為LED之驅動器，使其具備高功因及高效率之特質。文中先以一實際案例為對象，依既定之規範設計主電路元件，再以電路模擬軟體IsSpice進行模擬，驗證所提驅動器架構之可行性及性能。然後以L6561類比IC為核心，採取不連續工作模式，研製一驅動器雛型。測試結果顯示，驅動器之功因及效率分別為0.97及85.9%，而交流輸入電流之總諧波失真因數為19.2%。這些結果均能符合原始設計之目標，因此本文所提電路架構及控制方式，可作為合作企業未來研發LED照明驅動器之具體參考。
關鍵詞：LED、返馳式轉換器、高功因、高效率

LED is replacing the conventional lighting devices due to its dominant characteristics of low-energy consuming and long-life time. To increase the overall performances of a LED lighting module, a single-stage flyback converter was employed to implement the driving of the LED, and the LED driver has the characteristics of high power factor and high efficiency. In this thesis, a practical case was used as an example, the main circuit elements were designed according to the given specifications. Then, the circuit simulation tool, IsSpice Ver 8.1.11 , was used to identify the performance and feasibility of the driver. After the simulation, a circuit prototype was built. The prototype uses IC L6561 to complete the discontinuous operation mode with high power factor. Test results illustrate that the PF and efficiency are 0.97 and 85.9% respectively; besides, the total harmonic distortion factor of the input current is 19.2%. These results comply with the specified objects; therefore, the circuit construction and the control mode of the prototype can be a valuable example for the cooperative enterprise to produce the LED lighting device in the future.
Keywords: LED, flyback converter, High PF, High Efficiency

目 錄

摘要 i
ABSTRACT ii
誌謝 iv
目錄 v
圖目錄 vii
表目錄 viii
第一章 緒論 1
1-1 研究背景與動機 1
1-2 LED光源 1
1-3 功率因數修正 2
1-4 論文內容概要 3
第二章 LED之應用與驅動 5
2-1 LED之特性 5
2-2 LED發光原理 5
2-3白光LED的製作方式 6
2-4 LED的應用 6
2-5驅動電路種類 7
2-5-1恆定電壓源驅動法 10
2-5-2恆定電流源驅動法 11
第三章 驅動電路功因及效率之提升 12
3-1 功率因數改善 12
3-1-1 功率因數的意義 12
3-1-2 主動功率因數改善電路之控制方法 13
3-1-3返馳式轉換器功率因數改善 14
3-2 L6561控制IC 16
3-3 LED驅動電路功因修正 25
3-4 LED驅動器效率之改善 26
第四章 驅動器電路設計、模擬與試驗 28
4-1 電路元件設計 28
4-2 電路模擬 35
4-3 硬體雛型製作與試驗 40
4-4 模擬及試驗結果比較 44
第五章 結論與未來展望 46
5-1 結論 46
5-2 未來展望 46
參考文獻 48
圖目錄
圖2.1 基本昇降型轉換器電路 7
圖2.2 隔離型電感繞組之返馳式轉換器 8
圖2.3 具電壓調整與正端輸出之返馳式轉換器 8
圖2.4 開關S導通、二極體D截止時之等效電路 9
圖2.5 開關S截止、二極體D導通時之等效電路 9
圖2.6 開關S截止、二極體D截止時之等效電路 10
圖3.1 電壓隨耦法功因改善電路之輸入電壓與電流波形 14
圖3.2 返馳式功因改善電路 15
圖3.3 返馳式功因改善電路電流 波形
15
圖3.4 返馳式功因改善電路之輸入電壓與輸入電流特性曲線與波形 16
圖3.5 L6561腳位圖 17
圖3.6 L6561內部功能方塊圖 19
圖3.7 欠電壓鎖住電路 19
圖3.8 誤差比較及過電壓保護電路 21
圖3.9 過電壓動作保護圖 21
圖3.10 零電流偵測及觸發方塊圖 23
圖3.11 乘法器及電流比較器方塊 24
圖3.12 MOSFET驅動器方塊 25
圖3.13 兩級式電力轉換器架構 26
圖3.14 傳統兩級式電力轉換器電能轉換流程 27
圖3.15 單級式電力轉換器架構 27
圖4.1 高功因高效率flyback LED驅動器模擬電路 36
圖4.2 功率開關閘驅動訊號 37
圖4.3 市電電壓與電流波形 37
圖4.4 變壓器一次側之電感電流 波形
38
圖4.5 儲能電容 上之電壓波形
39
圖4.6 輸出電壓之漣波波形 39
圖4.7 單級高功因高功率LED驅動器實體 41
圖4.8 實體電路市電電壓與電流波形 42
圖4.9 flyback變壓器一次側電感電流波形 42
圖4.10儲能電容 上之電壓 波形
43
圖4.11輸出電壓漣波波形 43
圖4.12實際輸入電流之諧波分析數值 44










表目錄
表3.1 L6561接腳功能 18
表4.1 高功因及高效率LED驅動器設計規格 28
表4.2 本文所使用之驅動器主要電路元件規格 35
表4.3 電流之諧波分析結果
38
表4.4 模擬及試驗結果綜合比較表 45

參考文獻
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