畢業(yè)論文--led燈的開關電源

1、<p>　　淺析LED燈的開關電源</p><p><b>　　摘要：</b></p><p>　　開關電源是LED照明設備必不可缺的組成部分，本文主要闡述了由AC輸入整流濾波電路、功率變換電路、輸出整流濾波電路等組成的LED照明產(chǎn)品中開關電源的基本工作原理，在了解了這些基礎知識后，繼而介紹我工作中所熟悉的開關電源的維修技巧和常見故障。同時簡單地討論開關電源

2、還存在問題。</p><p>　　關鍵詞：開關電源 工作原理 維修技巧 常見故障</p><p><b>　　引言：</b></p><p>　　在全球能源短缺的憂慮日漸升高的背景下，節(jié)約能源是我們未來面臨的重要的問題。照明領域，LED作為一種新型的綠色光源產(chǎn)品，必然是未來發(fā)展的趨勢。而開關電源的質量直接影響了LED照明產(chǎn)品的壽命，且大多

3、數(shù)產(chǎn)品故障都出現(xiàn)在開關電源，其維修也就成了LED照明產(chǎn)品生產(chǎn)中一個重要的過程。</p><p>　　上海衍易電氣設備科技有限公司專業(yè)從事各類大功率LED照明產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。我們公司致力于為中國LED照明提供最優(yōu)質的應用技術和產(chǎn)品，為中國LED照明注入新的生機和活力?！皠?chuàng)新是我們的靈魂,質量是我們的生命”。</p><p>　　所謂：聽到的會忘掉，看到的能記住，做過的才真正明白。工作

4、中，將專業(yè)知識和實踐結合、做到融會貫通是非常重要的。同時要學會與人合作，培養(yǎng)團隊精神、提高溝通和解決各種問題的能力。更重要的是，要有良好的職業(yè)精神，鞏固并繼續(xù)不斷學習以擔起自己的責任。</p><p><b>　　崗位概況：</b></p><p>　　在LED應用技術上，我們公司已同步于世界先進水平。但要追求高質量產(chǎn)品，就必須在生產(chǎn)和維修的作業(yè)中做到更好。作為公司開

5、關電源的維修人員，重點當然是學會并熟練維修不良的開關電源。另外在協(xié)助生產(chǎn)線完成一些生產(chǎn)任務時，我還要及時將維修中出現(xiàn)的故障反饋給生產(chǎn)人員，避免重復出現(xiàn)已有問題。初涉LED開關電源維修的我，首先要了解開關電源的基本工作原理，這樣才能更好的掌握故障原因，找出故障點，提高個人的維修技能，為客戶提供高可靠的LED 照明產(chǎn)品。</p><p><b>　　正文：</b></p><

6、p>　　LED照明開關電源的工作原理</p><p>　?。ㄒ唬ED照明原理</p><p>　　LED（Light Emitting Diode）是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如砷化鎵、磷化稼、磷砷化鎵等半導體制成的，其核心是PN結。因此它具有一般P-N結的I-N特性，即正向導通，方向截止、擊穿特性。此外，在一定的條件，它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下，電子由N區(qū)注入P區(qū)，空穴由P區(qū)注入N

7、區(qū)。進入對方區(qū)域的少數(shù)載流子（少子）一部分與多數(shù)載流子（多子）復合而發(fā)光。</p><p>　　開關電源是LED照明設備必不可缺的組成部分，其性能優(yōu)劣直接關系到LED照明產(chǎn)品的技術指標及其工作的安全可靠性。由于開關電源內(nèi)部關鍵元器件工作在高頻開關狀態(tài)，功耗小，轉化率高，且體積和重量只有線性電源的20%—30%，故目前它已成為穩(wěn)壓電源的主流產(chǎn)品。</p><p>　?。ǘ?、開關電源的電路組

8、成</p><p>　　開關電源的主要電路是由輸入電磁干擾濾波器（EMI）、整流濾波電路、功率變換電路、PWM控制器電路、輸出整流濾波電路組成。輔助電路有輸入過欠壓保護電路、輸出過欠壓保護電路、輸出過流保護電路、輸出短路保護電路等。</p><p>　　開關電源的電路組成方框圖，見圖1：</p><p><b>　　圖1</b></p&

9、gt;<p>　?。ㄈ?、開關電源主要電路的工作原理及常見電路</p><p>　　1、AC輸入整流濾波電路（如圖2所示）</p><p><b>　?。?）、防雷電路</b></p><p>　　當有雷擊，產(chǎn)生高壓經(jīng)電網(wǎng)導入電源時，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1組成的電路進行保護。當加在壓敏電阻兩端的

10、電壓超過其工作電壓時，其阻值降低，使高壓能量消耗在壓敏電阻上，若電流過大，F(xiàn)1、F2、F3會燒毀保護后級電路。</p><p>　?。?）、輸入濾波電路</p><p>　　C1、L1、C2、C3組成的雙π型濾波網(wǎng)絡主要是對輸入電源的電磁噪聲及雜波信號進行抑制，防止對電源干擾，同時也防止電源本身產(chǎn)生的高頻雜波對電網(wǎng)干擾。當電源開啟瞬間，要對C5充電，由于瞬間電流大，加RT1（熱敏電阻）就能

11、有效的防止浪涌電流。因瞬時能量全消耗在RT1電阻上，一定時間后溫度升高后RT1阻值減小（RT1是負溫系數(shù)元件），這時它消耗的能量非常小，后級電路可正常工作。</p><p>　　（3）、整流濾波電路</p><p>　　交流電壓經(jīng)BRG1整流后，經(jīng)C5濾波后得到較為純凈的直流電壓。若C5容量變小，輸出的交流紋波將增大。</p><p><b>　　圖2&l

12、t;/b></p><p><b>　　2、功率變換電路</b></p><p>　?。?）、常見原理圖見圖3：</p><p><b>　　圖3</b></p><p><b>　?。?）、工作原理</b></p><p>　　R4、C3、R5、

13、R6、C4、D1、D2組成緩沖器，和開關MOS管并接，使開關管電壓應力減少，EMI減少，不發(fā)生二次擊穿。在開關管Q1關斷時，變壓器的原邊線圈易產(chǎn)生尖峰電壓和尖峰電流，這些元件組合一起，能很好地吸收尖峰電壓和電流。從R3測得的電流峰值信號參與當前工作周波的占空比控制，因此是當前工作周波的電流限制。當R5上的電壓達到1V時，UC3842停止工作，開關管Q1立即關斷 。</p><p>　　R1和Q1中的結電容CGS、

14、CGD一起組成RC網(wǎng)絡，電容的充放電直接影響著開關管的開關速度。R1過小，易引起振蕩，電磁干擾也會很大；R1過大，會降低開關管的開關速度。Z1通常將MOS管的GS電壓限制在18V以下，從而保護了MOS管。</p><p>　　Q1的柵極受控電壓為鋸形波，當其占空比越大時，Q1導通時間越長，變壓器所儲存的能量也就越多；當Q1截止時，變壓器通過D1、D2、R5、R4、C3釋放能量，同時也達到了磁場復位的目的，為變壓器

15、的下一次存儲、傳遞能量做好了準備。IC根據(jù)輸出電壓和電流時刻調(diào)整著⑥腳鋸形波占空比的大小，從而穩(wěn)定了整機的輸出電流和電壓。</p><p>　　C4和R6為尖峰電壓吸收回路。</p><p>　?。?）、有驅動變壓器的功率變換電路（如圖4）：</p><p><b>　　圖4</b></p><p>　　T2為驅動變壓器

16、，T1為開關變壓器，TR1為電流環(huán)。</p><p>　　3、輸出整流濾波電路</p><p>　　（1）、正激式整流電路（如圖5）：</p><p><b>　　圖5</b></p><p>　　T1為開關變壓器，其初極和次極的相位同相。D1為整流二極管，D2為續(xù)流二極管，R1、C1、R2、C2為削尖峰電路。L1為續(xù)流

17、電感，C4、L2、C5組成π型濾波器。</p><p>　?。?）、反激式整流電路（如圖6）：</p><p><b>　　圖6</b></p><p>　　T1為開關變壓器，其初極和次極的相位相反。D1為整流二極管，R1、C1為削尖峰電路。L1為續(xù)流電感，R2為假負載，C4、L2、C5組成π型濾波器。</p><p>

18、　　（3）、同步整流電路（如圖7）：</p><p><b>　　圖7</b></p><p>　　工作原理：當變壓器次級上端為正時，電流經(jīng)C2、R5、R6、R7使Q2導通，電路構成回路，Q2為整流管。Q1柵極由于處于反偏而截止。當變壓器次級下端為正時，電流經(jīng)C3、R4、R2使Q1導通，Q1為續(xù)流管。Q2柵極由于處于反偏而截止。L2為續(xù)流電感，C6、L1、C7組成π型

19、濾波器。R1、C1、R9、C4為削尖峰電路。</p><p>　　開關電源的常見故障和維修技巧</p><p>　　LED的開關電源在成品時，由于焊接過程操作的熟練程度、認真態(tài)度和工藝的差異，存在著各種問題。為了保證LED的開關電源的高質量，以便更好的驅動LED，這就需要對成品進行維修和故障查詢。</p><p><b>　?。ㄒ唬?、常見故障</b&

20、gt;</p><p><b>　　1、保險絲熔斷</b></p><p>　　一般情況下，保險絲熔斷說明電源的內(nèi)部線路有問題。由于電源工作在高電壓、大電流的狀態(tài)下，電網(wǎng)電壓的波動、浪涌都會引起電源內(nèi)電流瞬間增大而使保險絲熔斷。</p><p>　?。?）、檢查電源輸入端的整流二極管，高壓濾波電解電容，逆變功率開關管等元器件有無擊穿、開路、損壞

21、等。</p><p>　?。?）、查看電路板上的各個元件，看這些元件的外表有沒有被燒糊，有沒有電解液溢出等情況。</p><p>　?。?）、需要特別注意的是：切不可在查出某元件損壞時，更換后直接通電，這樣很有可能由于其它高壓元件仍有故障又將更換的元件損壞，所以一定要對上述電路的所有高壓元件進行全面檢查測量后，才能徹底排除保險絲熔斷的故障。</p><p>　　2、

22、無直流電壓輸出或電壓輸出不穩(wěn)定</p><p>　　電源中出現(xiàn)開路、短路現(xiàn)象，電源負載過重，高頻整流濾波電路中整流二極管被擊穿，濾波電容漏電等都有可能引起這種情況。</p><p>　　用萬用表測量次級元件，排除高頻整流二極管擊穿、負載短路的情況后，如果這時輸出為零，則可以肯定是電源的控制電路出了故障。</p><p>　　若有部分電壓輸出說明前級電路工作正常，故障

23、出在高頻整流濾波電路中。高頻濾波電路主要由整流二極管及低壓濾波電容組成直流電壓輸出，其中濾波電容漏電會造成輸出電壓不穩(wěn)的故障。用萬用表靜態(tài)測量對應元件即可檢查出其損壞的元件。</p><p>　　3、功率因數(shù)不穩(wěn)或偏低</p><p>　　路燈電源中我們是采用MC33262 PFC 控制芯片構成的有源功率因數(shù)校正電路，所以當功率因數(shù)出現(xiàn)問題是，首先就應考慮是否MC33262芯片已損壞。其次

24、，應檢查該電路其他相關的電子元件的好壞。</p><p>　　其原理性框圖見圖8：</p><p><b>　　圖8</b></p><p><b>　　4、電源負載能力差</b></p><p>　　在電源的老化過程中，由于工作時間長，各元器件老化，開關管的工作不穩(wěn)定，沒能很好的散熱等情況造成穩(wěn)壓

25、二極管發(fā)熱漏電，整流二極管損壞、高壓濾波電容損壞。</p><p>　　及時斷電，并檢查相關電子元件。當然，在再次上電老化前，必須保證這些電子元件都良好。</p><p><b>　?。ǘ?、維修技巧</b></p><p><b>　　1、斷電檢查</b></p><p>　　（1）、看：首先檢查

26、保險絲是否熔斷，一般燒保險絲大至可分為三種：保險絲內(nèi)部斷玻璃殼無變色；保險絲內(nèi)部變?yōu)樯铧S色；保險絲內(nèi)部變?yōu)楹谏踔敛Ａて屏选Ｈ缓笤儆^察電源板上元器件的情況，是否有明顯的虛焊， PCB板上是否有燒焦處或元件破裂等以重點檢查此元件及相關電路元件。</p><p>　?。?）、聞：聞一下電源板上是否有糊味，如果有，就檢查相應位置是否有燒壞的元器件。</p><p>　?。?）、問：問清電源損壞

27、的經(jīng)過，一般指發(fā)生故障時的異常現(xiàn)象：有無發(fā)生過冒煙或爆炸；有無對電源進行違規(guī)的操作等。通過問來掌握維修思路的第一步，減少動手的盲目性， 少走彎路，來排除故障。</p><p>　　（4）、量：就是要利用萬用表，先確定開關電源板上所有的二極管，三極管，MOS管的好壞，還有一些特定的芯片、變壓器是否良好。接下來，分段檢查開關電源的電路，一個一個電路模塊的排除，從而找到問題。還有是利用萬用表黑表筆選擇一個基點，紅表筆點

28、其他所有點，與好的電源進行數(shù)據(jù)比對，發(fā)現(xiàn)有不同時，問題也就迎刃而解了。</p><p><b>　　2、通電檢測</b></p><p>　?。?）、通電后觀察電源是否有個別元件冒煙現(xiàn)象，是否有異常的聲音，若有應及時切斷供電進行檢修。</p><p>　?。?）、通電一段時間后切斷電源，用手觸摸易發(fā)熱部位的元件，感覺發(fā)熱元件的冷熱程度，從而發(fā)現(xiàn)

29、元件是否有過熱或該發(fā)熱而未發(fā)熱的部件，以間接判斷故障部位。</p><p>　　（3）、電源啟動一下就停止，則該電源處于保護狀態(tài)下，可直接測量PWM芯片保護輸入腳的電壓，如果電壓超出規(guī)定值，則說明電源處于保護狀態(tài)下，應重點檢查產(chǎn)生保護的原因。</p><p>　?。?）、給定220V電壓，用萬用表測量指定二極管、電容兩端的電壓；高頻變壓器次級線圈有無輸出等，與給定值比對，確定問題所在。&l

30、t;/p><p>　　開關電源發(fā)展中的問題</p><p><b>　　1、電源電路</b></p><p>　　電源電路由電子元件組成，包括半導體元件、電阻、電容、電感等，這些元件都有使用壽命。任何一個器件的失效都會導致整個電路的失效或部分功能失效。LED的使用壽命是5-10萬小時，按5萬小時算，連續(xù)點亮，有近六年的壽命。開關電源的壽命是很難達

31、到六年的。同時，其功耗、諧波、功率因數(shù)等性能都需要探索。</p><p><b>　　2、電源散熱</b></p><p>　　由于電子元件對電流的阻礙，轉換過程中會有一部分能量轉變?yōu)闊崮堋８邷貢绊戨娮釉木_度、穩(wěn)定度還有各種電子零件的阻值、容值、感值等，嚴重時甚至會造成電子零件損壞從而影響電源正常工作。</p><p>　　正是因為溫度

32、對電源工作的影響，電源散熱就非常重要。維修時，要考慮是否在發(fā)熱點更換一些電子元件，使電源發(fā)熱量減?。换蚩紤]更好的散熱措施，更有效的散熱等。</p><p><b>　　結論</b></p><p>　　本次實習，雖然是我大學專業(yè)學習的結束，但給了我在LED開關電源方面一次非常難得的學習機會，并且給了我理論與實踐相結合的平臺。鍛煉了我綜合運用所學的專業(yè)基礎知識，解決實際

33、問題的能力，也提高了我學習新知識的能力和適應環(huán)境的能力。和師傅的溝通、與同事的交流，培養(yǎng)了我的團隊精神，更不斷的更新著我對開關電源認識。</p><p>　　重復不停維修的工作培養(yǎng)了我的耐性和意志力，也增加了我對開關電源的理解。在師傅的督導下，我積累了無數(shù)的實際經(jīng)驗，不斷熟悉LED照明開關電源。很多問題的解決讓我在工作中更上一層樓，也讓我對未來充滿了信心。</p><p><b>

34、;　　致謝</b></p><p>　　終于完成了此次的實踐綜合報告，我對校指導老師、單位指導老師、同學同事等幫助我寫作論文的人充滿了感激。</p><p>　　首先，要感謝單位的指導老師。從選題到初稿的完成，單位指導老師用他扎實的知識，豐富的經(jīng)驗給我建議，并提供了有利于論文寫作的的資料。</p><p>　　最重要的是，我要感謝我的校指導老師蘇桂英老師

35、。蘇老師對我的初稿認真批閱，指出其中不足之處，循循善誘的教導我不斷的優(yōu)化我的論文。她嚴謹細致、一絲不茍的作風讓我敬佩。在我們這么多同學的論文加上她在學校教學龐大的工作量下，蘇老師還是逐字逐句的指導我的論文。借此，謹向蘇老師表示崇高的敬意和衷心的感謝！謝謝蘇老師在我撰寫論文的過程中給與我的極大地幫助。</p><p>　　同時，還要感謝其他老師、同學和單位的學長的關心和幫助。他們的建議和意見也讓我不斷完善了論文。感

36、謝你們！</p><p>　　在論文的寫作過程中，我收獲了很多。一個是我將學到的知識慢慢地轉化成了自己的東西；另外我的工作能力也得到了加強；在蘇老師身上，我也學到了良好的作風。當然，還有很多，并且將來會學到更多。</p><p>　　三年的大學生活即將劃上句號，這意味著我會開始另一段生活。再次感謝我的大學和所有幫助過我并給我鼓勵的老師，同學和朋友，我會在以后走得越來越好。謝謝你們！<