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高性能LED背光源驱动器的研究

高性能LED背光源驱动器的研究

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作者：俞忆洁南京航空航天大学

学位级别：硕士

发光二极管(Light Emitting Diode，后文简称LED)具有光效高、光学性能好、环保、寿命长等优点，已经逐渐取代冷阴极荧光灯(Cold Cathode Fluorescent Lamps，后文简称CCFL)成为背光显示市场的主流。大功率背光源系统中，由于单个LED功... 详细信息

发光二极管(Light Emitting Diode，后文简称LED)具有光效高、光学性能好、环保、寿命长等优点，已经逐渐取代冷阴极荧光灯(Cold Cathode Fluorescent Lamps，后文简称CCFL)成为背光显示市场的主流。大功率背光源系统中，由于单个LED功率限制，常常需要多路LED串并联。由于LED导通压降的离散性和负温度系数特性，直接将LED串并联将出现电流不均衡的现象，从而导致背光源的亮度不均匀;同时为了提升画面质量、达到节能要求，要求背光源具有调光功能，现有的调光方案其调光频率都远低于20kHz，会产生人耳可听频率范围之内的噪声。而且在机械视觉辨识或工业检验等高端照明系统中，要求PWM调光频率高于20kHz，因此有必要研究多路并联均流和高频宽范围调光的背光源驱动系统解决方案。为了实现多路LED串并联均流，本文根据电容电荷守恒特性，提出了两种跨接电容型均流方案。所提方案依据电容电荷守恒特性和交错导通的开关管实现了均流，均流效果不受输出电压不匹配度的影响，而且由于开关管的驱动是开环控制，电压应力也较低，可以采用集成技术。文中详细推导了电路的均流原理及电容容差、驱动脉冲等非理想因素对均流效果的影响，分析了最大输出电流纹波表达式，同时从跨接电容总容值和跨接电容电流有效值两方面对比了两种均流方案。为了实现高频宽范围调光，本文依据闭环传递函数的Bode图，提出了采用平均电流控制的高频并联调光方案。通过利用闭环Bode图高频段的衰减特性，使得调光过程中变换器的占空比不响应输出端电压的变化，从而解决了系统响应速度对调光频率的限制。通过分析输出电感上的电流纹波与调光频率的关系，提出了调光频率的选择方法。基于上述分析，本文完成了一台60W三路均流的背光源驱动器原理样机，实验验证了本文所提方案的可行性。

关键词： LED背光源驱动多路并联均流电容电荷守恒高频调光

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LED背光源驱动器的调光-均流技术研究

LED背光源驱动器的调光-均流技术研究

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作者：刘梦蕾南京航空航天大学

学位级别：硕士

发光二极管(Light Emitting Diode,简称LED)具有光效高、光学性能好、寿命长、节能环保等优点,广泛应用于背光源场合。由于单只LED功率有限,大功率背光源系统中通常采用将LED串并联的连接方式以满足发光亮度要求。由于LED导通压降的离... 详细信息

发光二极管(Light Emitting Diode,简称LED)具有光效高、光学性能好、寿命长、节能环保等优点,广泛应用于背光源场合。由于单只LED功率有限,大功率背光源系统中通常采用将LED串并联的连接方式以满足发光亮度要求。由于LED导通压降的离散性和负温度系数特性,并联的LED支路间将出现电流不均衡的现象,导致背光源亮度不均匀;同时,为提升显示的对比度和画面质量,实现节能需求,背光源还需要具有调光功能。本文以同时具备多路并联均流和调光功能的LED背光源驱动器为研究对象,研究目标为实现高精度均流和宽范围调光。为实现多路LED并联均流,本文选用跨接电容型均流方案,该方案基于电容电荷守恒的原理实现均流,电路简单,器件应力低,且无磁性元件,利于集成。为实现宽范围调光,本文选用PWM并联调光方式。针对调光时不均流的现象,分析得到了调光时保持均流的通用条件,以此为基础提出了三种调光-均流方案:匹配频率式、倍频式、轮流触发式调光方案,均可在全调光范围内实现均流。论文分析了三种调光-均流方案的工作原理,从均流效果、LED电流纹波、实现简易性等方面综合考虑,最终选择轮流触发式调光方案。基于上述分析,研制了一台90W四路并联LED驱动系统实验样机,详细设计了各部分参数,并提出了一种基于输出电压前馈的控制策略,优化了调光时的电流波形。最后通过实验验证了所提方案的可行性。

关键词： LED驱动器背光源多路并联均流调光

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