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研究生:吳至弘
研究生(外文):Chih-Hung Wu
論文名稱:具功率因數修正之降壓型LED驅動電路設計
論文名稱(外文):Design of Buck LED Driver Circuits with Power Factor Correction
指導教授:陳遵立陳遵立引用關係
指導教授(外文):Tzuen-Lih Chern
學位類別:碩士
校院名稱:國立中山大學
系所名稱:電機工程學系研究所
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:2008
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:108
中文關鍵詞:降壓型轉換器功率因數修正LED驅動
外文關鍵詞:LED DriverPower Factor CorrectionBuck Converter
相關次數:
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本論文針對低瓦數之LED照明應用,提出一具有輸出定電流與功率因數修正(PFC)之LED驅動電路。其中功率級部分,採用無需變壓器隔離之切換式降壓型(Buck)電力轉換器,並使電感電流操作於連續導通模式下,推導出Buck轉換器之等效數學模型與方塊圖。接著設計閉迴路功率因數修正控制架構與分析其工作原理,並根據頻域與時域分析設計控制電路,使系統同時達到輸出定電流與功率因數修正的目的。此外,由於典型功率因數修正架構中具有成本較高之乘法器電路,因此本論文亦提出一無需乘法器之功\率因數修正LED驅動電路,再分別將兩種電路利用模擬軟體驗證,並使用類比元件建立硬體電路進行量測。經由模擬與實驗結果可知,系統之功率因數皆可提升至0.92以上,並且達到輸出定電流控制。
In the thesis, a LED driver circuit that is applied in low power LED lighting with constant output current and Power Factor Correction (PFC) is presented. For power stage of LED driver, a non-insulated switching Buck power converter without transformer is used, and develop equivalent mathematical model and block diagram of Buck converter while its inductor current operating in Continuous Conduction Mode(CCM). Furthermore, the closed loop PFC control circuit is designed by time-domain and frequency-domain analysis. In addition, because of the classical PFC control configuration needs the expensive multiplier, a LED driver circuit with PFC without multiplier is presented in this thesis in order to reduce the system cost and space of the circuit. Then, we confirm the designed circuit by simulation and experiment. By the results, the proposed system achieves constant output current control and power factor can reach to 0.92.
中文摘要 I
英文摘要 II
目錄 III
圖目錄 VI
表目錄 X
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目標與研究方法 2
1.3 論文架構 4
第二章 LED驅動技術與功率因數修正簡介 5
2.1 LED簡介 5
2.2.1 發光二極體(Light Emitting Diode,LED) 5
2.2.2 LED原理與特性 6
2.2 LED驅動技術 7
2.3 功率因數定義 8
2.4 功率因數修正電路簡介 10
2.4.1 功率因數修正電路分類 11
2.2.2 主動式功因修正控制模式 12
2.5 典型主動式功率因數修正控制架構 13
2.4.1 連續導通模式電流控制法分類 15
2.6 電力轉換器選擇 17
2.6.1 電力轉換器分類 11
2.6.2 非隔離型電力轉換器 12
第三章 Buck電力轉換器之分析與模型建立 21
3.1 Buck轉換器之工作原理與穩態分析 21
3.2 Buck轉換器CCM/DCM之邊界條件 25
3.3 Buck轉換器之規格建立 27
3.4 Buck轉換器模型建立與方塊化 28
第四章 乘法器法功率因數修正LED驅動電路設計 35
4.1 乘法器法功率因數修正電路之分析與設計 36
4.2 乘法器法功率因數修正之硬體電路模擬 44
第五章 單週期控制功率因數修正LED驅動電路設計 49
5.1 單週期控制技術簡介 49
5.2 單週期控制法功因修正電路設計與分析 51
5.2.1 單週期控制功因修正電路設計與分析 52
5.2.2 單週期控制功因修正電路理論 53
5.2.2 電壓迴路補償設計 54
5.3 單週期控制法功因修正之硬體電路模擬 55
第六章 硬體電路的實現與量測結果 61
6.1 Buck轉換器與LED模組硬體電路建立 61
6.1.1 Buck轉換器硬體電路建立 61
6.1.2 LED實驗模組硬體電路建立 65
6.2 乘法器法功率因數修正LED驅動電路之建立與實驗 66
6.2.1 硬體電路規格與建立 66
6.2.2 硬體電路實驗結果 68
6.3 單週期控制法功率因數修正LED驅動電路之建立與實驗 76
6.3.1 硬體電路規格與建立 76
6.3.2 硬體電路實驗結果 78
6.4 實驗結果比較與探討 86
第七章 結論與未來展望 88
7.1 結論 88
7.2 未來展望 90
參考文獻 92
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