与传统的照明光源相比,发光二极管(LED)具有发光效率高,节能环保,寿命长,易于维护和调光等明显优势,应用前景非常广阔。由于LED本质是半导体二极管,具有典型的PN结伏安特性,因此LED的驱动电路设计显得至关重要。目前,国内外关于LED驱动电路的发展迅速,尤其是在缩小驱动电路体积、减小耗电等方面。如单电感多输出(SIMO)LED驱动电路,不仅能实现对多路并联LED串的驱动,且在减小电路体积方面有明显进步。但是在大功率LED驱动电路和灵活调光电路设计等方面还有待更多探索,本文将针对这一研究方向展开。在不同环境下,人们对LED灯的亮度需求不同,因此灵活地调节LED灯亮度显得尤为重要。本文的主要研究内容就是设计一款基于单电感多输出电路,实现大范围调光的高功率LED驱动器。传统的PWM调光电路,在调光开关导通的一瞬间电感会有较大的上冲电流,容易烧毁器件,影响流过LED电流的稳定性,因此如何有效抑制电感的上冲电流是本文的一个设计重点。同时,要实现对LED的大范围调光,首先就需要明确电路中各个开关之间的时序关系,不同的时序关系可能会影响电路的效率,错误的时序关系则会导致电路无法正常工作。本文所设计的LED驱动电路基于SIMO电路结构,采用BUCK转换器,工作在DCM模式下,输入电压为150 V,输出电压为80 V,输出端为三条并联的LED串,每条LED串有24个串联的LED灯,输出功率为84 W,主开关工作频率为200 kHz,支路开关和调光开关工作频率为10 kHz。为了有效避免三条支路之间的互相干扰,三条支路的导通采用分时复用技术。同时,为了提高调光过程中LED电流的稳定性,本文在传统的反馈回路基础上增加采样保持电路,能够有效抑制PWM调光本身固有的缺陷——电感电流在支路开关导通瞬间会有较大的上冲电流。本文所设计的大范围可调光LED驱动器,可以实现对LED 5%~100%的大范围调光,适用于高功率LED照明应用。同时,本文的开关控制电路采用模拟控制,在满足各个开关的时序关系的基础上,可以实现更高精度的调光。此外,高功率电路容易产生电磁干扰(EMI),在设计电路时需要考虑如何避免EMI问题。本文的主要研究内容为:(1)了解当前LED驱动电路的发展现状,以及发展前景,分析大范围可调光电路的意义;(2)分析电压型BUCK驱动电路的系统建模,了解补偿网络设计的理论基础,并分析选择NMOS开关管驱动电路需要考虑的因素;(3)计算电路设计中的主要元件,如主电感、输出滤波电容的参数,判断补偿网络类型并计算元器件参数。设计采样保持电路,有效改善传统PWM调光电路的缺陷。分析各个开关之间的时序关系,并设计合理的开关控制信号产生电路。同时设计能够有效抑制高功率LED驱动器中EMI的电路;(4)在PSPICE平台搭建电路,进行仿真,通过仿真结果验证电路功能。然后绘制PCB板,并完成焊接,测试电路功能。测试得到的结果与仿真结果一致,验证本文所设计电路能够实现对LED的高精度大范围稳定调光,且电感上冲电流被有效抑制。同时验证本文设计的大范围可调光驱动器可以实现对三条支路上的LED 5%~100%任意占空比的调光。